大功率雙極性陡脈沖電流源的研究.pdf

1、在瞬變探測領(lǐng)域中，激勵(lì)場源質(zhì)量和性能的好壞將會(huì)直接影響到地質(zhì)體感應(yīng)信號(hào)的檢測，因此需要換向沿線性、換向延時(shí)短、負(fù)載電流值恒定、正負(fù)一致性良好的脈沖電流源。但是由于發(fā)射線圈為大電感負(fù)載，要實(shí)現(xiàn)理想的雙極性矩形脈沖是非常困難的，常規(guī)瞬變電磁法僅能利用后沿響應(yīng)，效率較低。目前發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，工作效率低，對波形前沿提升較少。另外，發(fā)射機(jī)一般由蓄電池供電，功率小，電壓不穩(wěn)定，可靠性差，不利于野外大功率探測作業(yè)。
　　針對以上問

2、題，本文對已有的發(fā)射機(jī)電路拓?fù)浜涂刂品椒ㄟM(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了大功率雙極性陡脈沖電流源主電路，以改善發(fā)射電流脈沖波形的穩(wěn)定度和上升、下降沿的線性度；研究了基于脈沖序列控制的嵌位電壓源，為發(fā)射電流波形的上升、下降沿提供穩(wěn)定的嵌位電壓；同時(shí)為了滿足電磁探測大功率發(fā)射的要求，設(shè)計(jì)了同步發(fā)電機(jī)整流電源。
　　本文首先分析了國內(nèi)外瞬變電磁發(fā)射技術(shù)的研究現(xiàn)狀和存在問題，分析了現(xiàn)有發(fā)射機(jī)電路拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)，研究了影響雙極性脈沖電流源波形的關(guān)鍵問題，在

3、此基礎(chǔ)上，提出了提升前沿斜率、前后沿線性度一致、負(fù)載電流穩(wěn)定的雙極性陡脈沖電流源。
　　其次，對現(xiàn)有發(fā)射機(jī)電路拓?fù)浜涂刂品椒ㄟM(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了大功率雙極性陡脈沖電流源的主電路，采用恒流源策略和電容恒壓嵌位策略，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射電流的快速線性上升和快速線性下降，并且減少了開關(guān)管數(shù)量，節(jié)省了成本，提高了電路的工作效率，降低了功耗。同時(shí)進(jìn)行了仿真研究，對發(fā)射電流波形進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了主電路拓?fù)涞目尚行约捌湫阅堋?br>　　再次，為了維持主電路

4、中嵌位電容的電壓穩(wěn)定，設(shè)計(jì)了基于脈沖序列控制技術(shù)的嵌位電壓源，并成功應(yīng)用于雙極性陡脈沖電流源中，仿真結(jié)果表明該電壓源在輸入不穩(wěn)定時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，瞬態(tài)特性好，能為負(fù)載電流的上升沿和下降沿提供穩(wěn)定的嵌位電壓。
　　最后，為了滿足野外長時(shí)間實(shí)驗(yàn)以及大功率發(fā)射的需求，設(shè)計(jì)了同步發(fā)電機(jī)整流電源，建立了雙閉環(huán)控制策略的勵(lì)磁系統(tǒng)模型，并對濾波參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，仿真結(jié)果表明整流電源具有較好的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性和電壓調(diào)節(jié)精度，實(shí)現(xiàn)了整流電源在向電容充電