钻井过程中,井下数据通讯方式对钻井工程质量起到了至关重要的作用,实时的井下数据能够让地面工作人员及时发现钻井过程中存在的问题隐患。井下数据通讯方式分为有线通讯和无线通讯,有线通讯需采用电缆、光纤等物理介质,导致在井下关井期间无法获取实时数据,目前已被淘汰。无线通讯方式具备施工简单快捷、数据能够实时传输的优点,在国内外得到广泛应用。基于电磁场耦合的无线通讯方式是通过线圈耦合的方式形成一个电磁场,电磁波信号需要穿越由井筒、油管、井底液、地层等构成的复杂信道到达地面,对穿透能力的要求极强,因此电磁波的信号频率极低,一般在1～20Hz。由于信道的阻抗即被驱动负载只有毫欧级,大部分能量消耗在内阻上,导致输出效率低,于是如何驱动毫欧级负载是井下极低频通讯的重要研究内容。现阶段针对井下极低频通讯毫欧级负载驱动技术的研究主要是以国外的Schlumberger、Geoservices、Expro等公司为主,这些公司普遍采用了阻抗变换的方法用线圈对毫欧级负载进行驱动,由于信号频率极低导致线圈的体积偏大、效率很低。本文在对LLC谐振变换器的研究基础上,提出一种改进型的数字功率放大器,可以直接驱动毫欧级负载,而不需采用线圈对毫欧级负载进行驱动,驱动效率显著提高,为井下极低频通讯毫欧级负载驱动技术提供了一种新的解决方案。主要工作如下:1、设计了一种改进型的数字功率放大器,包括:谐振变换电路、采样电路、数字控制电路等。谐振变换电路实现电路的变换和输出,采样电路将输出量采样后进行反馈,数字控制电路对开关管进行控制。本设计采用了两组全波整流电路进行投切的工作模式,能够让负载在毫欧级的阻抗下输出一个电流大小为10A,频率为10Hz的极低频方波信号。2、针对所设计的数字功率放大器,采用稳态基波分析法对电路的参数值进行了整定和计算,采用了双死区控制,让两组全波整流电路进行投切工作产生一个极低频信号。同时采用同步整流技术让任意一组全波整流电路单独工作时均处于谐振工作状态,使电路的损耗大大降低。3、对改进型的功率放大器进行了仿真实验,仿真结果表明,当负载为70mΩ时,负载上能够得到一个电流大小为10A,频率为10Hz的方波信号。对开关管两端的电压、流过开关管的电流与驱动信号进行分析可知,变换器工作时处于谐振态,开关管处于软开关状态,开关损耗很小。