电机绕组并且由D皿118接收。
[0041] 图5示出了根据本发明的实施例的载波信号的传输。如图5所示，可W使用各种微 控制器来处理并传输载波信号。如图所示，监控微控制器500可W向=个微控制器504(例 如，通道1微控制器、通道2微控制器、和通道3微控制器)传输数字化与辅助传感器数据502。 在一些实施例中，各微控制器可W实施在上面描述的DSP中。此外，时钟信号506传输至微控 制器504并且用于对来自微控制器504的输出进行计时。微控制器504中的每一个可W将数 据编码为离载波中屯、频率的频率偏移。在一些实施例中，根据仪表组(IRIG)C常数带宽系列 来选择载波频率。例如，在一些实施例中，载波偏移为+/-SkHz。因此，在运样的实施例中，对 于64kHz载波信号，逻辑"0"使载波信号偏移至60kHz，而逻辑"r使载波信号偏移至68kHz。 在一些实施例中，微控制器504可W WSMHz计时并且可W具有25化S的计时分辨率。在运样 的实施例中，微控制器504可W得到128k化的最高载波频率。在一些具有S路载波信号用于 运载信号数据的实施例中，所使用的载波频率和计时偏差如下面的表1:
[0043] 表1:载波频率和计时偏差
[0044] 载波信号的计时粒度可W由微控制器504的时钟速度来控制，因此确定偏移的载 波频率的绝对准确性。对于具有二元逻辑值的FSK调制载波信号，绝对准确性可W不是首要 的考虑。在其他实施例中，如果使用更高分辨率或更高载波频率，则微控制器504可W W更 高的速度(例如，高达25MHz)计时。
[0045] 载波信号508从每个微控制器504输出并且被提供给低通滤波器与增益电路510。 在一些实施例中，载波信号被合成为方波频率并且被滤波W创建正弦波形。低通滤波器与 增益电路508可W从监控微处理器500接收增益控制信号。可W通过从SU 122传输的命令数 据接收增益控制信号的配置。增益控制信号可W允许对个体载波的振幅进行调节。滤波的 载波信号512用复用器514进行复用并且复用的信号516通过放大器(例如，线路驱动器518) 禪接至传输接口。
[0046] 如上描述，命令数据还可W通过另一个载波信号从洲122传输至D册118。图6示 出了根据本发明的实施例的命令数据载波信号的解码。命令数据载波信号600可W通过线 路接口提供给带通滤波器602。通过带通滤波器602提取命令数据载波信号600并提供给锁 相环路604。锁相环路604可W对所接收的控制数据进行解调。随后，解调的控制数据被提供 给监控微控制器606用于进一步处理。例如，可W将来自控制数据的命令提供给合适的组 件，例如，传感器、致动器、或者其他组件，用于命令的执行。图6中示出的各组件可W实施在 上面描述的D皿118的各组件中，例如DSP 308。
[0047] 图7示出了根据本发明的实施例的用于传感器数据的生成和传输的过程700。最 初，可W从各传感器接收传感器数据(框702)。如上描述，传感器数据可W包括例如两个溫 度、两个压力、=个振动、四个差压、=个电压(例如，Y-点电压和电源）、W及载波振幅水平。 接下来，将传感器数据编码到=路频率调制载波信号中（框704)。如上描述，所述信号可W 被调制为分离了例如32k化保护带的=个单独的载波频率。因此，在一些实施例中，=路载 波信号可W调制为64kHz、96kHz、和128曲Z的频率。接下来，S路载波信号被复用（框706)。 复用的载波信号通过电容性禪接穿过S相ESP电机的各个电机绕组进行分流(框708)。复用 的载波信号在禪接至ESP电机的S相电力电缆的各个相位线路上从D册传输(框710)。应当 领会，在传感器数据的生成和传输中使用的其他动作，例如放大、滤波、W及其他信号处理 也可W进行，如上面在对D皿118的讨论中描述的。
[0048] 在SU处接收在S相电力电缆的每条线路上传输的载波信号(框712)。可W从复用 的载波信号中提取针对每个载波信号的载波振幅数据(框714)。也对复用的载波信号进行 解码，例如解调(框716)，并且从载波信号中提取传感器数据(框718)。接下来，提取的传感 器数据和振幅数据被提供给禪接至SU的计算机用于进一步分析(框720)。例如，如上描述， 可W根据对各载波信号的振幅数据的比较来确定线路或相位故障的位置。应当领会，在接 收和解码载波信号时使用的其他动作，例如放大、滤波W及其他信号处理也可W进行，如上 面在对SU 122的讨论中描述的。此外，从SU传输至D册的其他载波信号，例如控制数据载波 信号，可W W类似于上面描述的方式生成并传输，其中生成和传输发生在SU 122处而接收 和解码发生在D皿118处。
[0049] 虽然上面描述的各实施例可设及用于传感器数据的传输的=路载波信号W及用 于控制数据的传输的第四载波信号，但是应当领会到的是，更多或更少数量的载波信号可 W与上面描述的技术配合使用。例如，在其他实施例中，可W使用五、六、屯、八、或更多路载 波信号。可W进行运样的增加 W提高更新速率、增加冗余或者两者皆有。此外，上面描述的 数据测量系统中也可W包括更多或更少的传感器，随之而来的是在D册处接收并传输至SU 的传感器数据的相应增加或减少。
[0050] 在一些实施例中，非隔离井下电子电源可W用在上面描述的ESP系统中。如在下面 进一步描述的，所述电源可W提供源自S相ESP电机星点（例如，上面描述的Y-点210)的DC 功率。在一些实施例中，所述电源可W接收30-40V DC输入电压并且提供5V(在0.5A处)和 24V(在2. OA处）的调节DC输出电压。在运样的实施例中，所述电源可W提供1OW的DC输出功 率并且可W不包括任何DC输出隔离。有利地，电源可W与通过输入电源线路发信号的低频 FM调制解调器兼容。
[0051] 在一些实施例中，电源包括并入了过电压保护的一个或多个极低频(VLF)输入滤 波器。如将领会的，运样的化F输入滤波器可W允许低电压DC功率。此外，前端输入滤波器的 输入阻抗可W在禪接至各电源线路的通信调制解调器的信号带宽上是"高"的，W使得信号 传播不会衰减。此外，所述输入阻抗可W在30-70HZ高电压AC功率频谱上是"更高"的，W使 得AC功率被拒绝而至多只残留一伏的一小部分通过输入滤波器传输至井下电子电源DC输 入。
[0052] 鉴于上述情况，图8示出了根据本发明的实施例的用于非隔离井下电子电源的具 有过电压保护的输入滤波器与降压调节器电路800。电路800包括化F输入滤波器802、+24V DC降压调节器804、W及巧V DC降压调节器806。如图8所示，电路800包括至通信调制解调器 滤波器接口的输入808 W及至电源(例如，上面描述的ESP电机的Y-点210)的输入810。电路 800包括经由地、生产管道、或者两者的接地812。来自电路800的输出包括+24V DC输出814 和返回816、+12V DC输出818和返回820、W及OV输出822。电路800包括DC功率星点823。
[0053] VLF输入滤波器802包括具有非耗散阻尼器的二阶LC滤波器。在一些实施例中，VLF 输入滤波器802可W实现0.3Hz处的-3地拐角W及30化处的约-80地衰减，因此如果在那个 频率处受化V峰值正弦的约束的话至多在约0.5V峰值AC处进行传输。在运样的实施例中，输 入滤波器电感器可W用超过Ik Ohm的感应电阻来分流3Hz通信信号。如图8所示，输入滤波 器802包括输入滤波器电感器824(L1)和电容器826(C1和C2)。此外输入滤波器包括包含电 阻器828(R1)和电容器830(C3)的非耗散阻尼器。输入滤波器802还包括第二输入滤波器电 感器832(L2)和电容器834(C4和巧）。在一些实施例中，第二输入滤波器电感器832可W是高 频铁氧体磁忍组件，其可W防止各开关调节器将高频干扰传导回电源线路和各调制解调 器。此外，第二输入滤波器电感器832可W防止任何外部高频干扰被传导至电源输入中。在 一些实施例中，电感器824(L1)可W具有64H的电感，电容器826(C1和C2)可W具有2200UF的 电容，电感器832(L2)可W具有250uH的电感，并且电容器834(C4和巧)可W具有IOOuF的电 容。
[0054] 如上所提，具有电路800的电源从ESP电机的星点引出DC功率输入但是在S个相位 之一失效的事件中保持可用。在运样的失效期间，30-70化AC的显著水平可W存在于DC功 率输入上。在一些实施例中，如指定的，运样的组件可W使DC通过并且实现0.3Hz拐角频率， 而其阻带在30化处产生约-80地衰减，W使得在功率输入处接收的不需要的30化SkV峰值 AC变成仅0.5V峰值的残余，其叠加在至降压调节器804和806的需要的DC输入上。
[0055] 输入滤波器802还包括多个单向瞬态电压抑制器836。瞬态电压抑制器836可W保 护电路800的各开关调节器。例如，如图8所示，瞬态电压抑制器836中的一个可W与各输入 滤波器电容器826并联放置，W防止输入电压在发生高电压AC事件时变成负值，并且防止正 瞬态电压超过约巧OV。
[0化6] 如上所提，电路800包括+24V降压调节器804和巧V降压调节器806。调节器804和 806中的每一个可W从公共输入滤波器802引出电流，但是每个调节器彼此独立地进行调 节。有利地，如下面描述，每个调节器804和806的设计可W是相似的，W减少设计成本。在运 样的实施例中，调节器804和806之间的差异可W包括不同的输出电流限制器值设置W及不 同的反馈系数，W实现来自每个调节器的不同的输出（例如，+5V DC和+24V DC)。降压调节 器804和806可W W连续（电感器)传导模型工作，W使得DC输出电流在更高输出水平处W弱 =角波进行脉动。虽然至电路800的输入电流会跳动，但是输入滤波器802用于对跳动的输 入电流进行平均。
[0057] 如将领会，+24V降压调节器804包括脉冲宽度调制(PWM)开关838、二极管840、电感 器842、电容器844、W及多个电阻器846。调节器804还提供反馈848用于调节器804的控制。 类似地，+ 12V降压调节器806包括PWM开关850、二极管852、电感器854、W及电容器856。运里 再次的，调节器806可W提供反馈858用于调节器806的控制。在一些实施例中，各个降压功 率调节器可W包括由瑞：t日内瓦的STMicroelec化onics制造的L296开关调节器、由德州达 拉斯的Texas Ins化uments制造的LM257gHV开关调节器、或者由加州米尔皮塔斯的Linear Technology制造的LT1074HV开关调节器。运