一种大功率恒压发射装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种大功率恒压发射装置及其工作方法，该装置包括：整流器、逆变桥路、发射电极以及控制器；控制器包括：外环直流侧电压单元、内环交流单元以及处理单元；外环直流侧电压单元用于采集整流器输出端的直流电压；内环交流单元用于采集发电机的相电流，其中内环交流单元利用转子检测电路检测发电机转子的位置；处理单元用于对整流器输出端的直流电压以及发电机的功率因数进行实时校正。本发明专利技术提供的装置拓扑结构简单、易于实现，且体积较小，提高了装置的移动性和实用性。同时本发明专利技术提供的装置还可以对整流器输出端的直流电压以及发电机的功率因数进行实时校正，实现了发射电极的恒压输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及资源勘探
，具体涉及一种大功率恒压发射装置及其工作方 法。
技术介绍
随着现代文明的不断向前推进，科学技术日新月异，资源的消耗与日倶增。因此， 资源安全已经成为国家安全的核心内容之一，资源的勘探技术的高低将直接影响我国经济 社会的发展和稳定。 电磁法勘探是一种新兴的勘探技术。电法勘探发射装置是通过利用地面电法来详 查矿体的设备。地面电法即由发射装置向大地注射频率变化的大电流，然后再接收地球电 磁场响应来获取地下地质体或矿体电导率分布信息，来构建地下介质电导率的结构特征。 金属矿通常具有良好的导电性，因此电磁法是寻找金属矿最为有效的地球物理勘探手段。 目前电磁法勘探采用的主要设备为电磁发射机。 现有的电磁发射机电路拓扑结构主要由以下部分组成：发电机组、不控整流桥以 及输出逆变桥。由于整流桥的电压无法控制，通常还在不控整流桥后加入一级升压式DC/DC 变换器（包括：逆变桥，高频变压器，高频整流桥）。DC/DC变换器的升压功能，使母线电压 可以达到后级逆变器的发射要求。 现有的电磁发射机虽然控制简单，成本低廉实现容易。然而由于不控整流桥的存 在，使得发电机的输出端功率因数较低，且整流器输出端的电压不稳定。同时，逆变桥中开 关管的开关频率很高，增大了开关器件的发热量及损耗。此外，现有的电测发射机拓扑结构 较为复杂，导致整个装置体积较大，不利于装置在室外作业及移动。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：解决现有技术中的电磁发射装置发电机的输出端功 率因数低，输出电压不稳定，且装置体积较大的问题。 为实现上述的专利技术目的，本专利技术提供了一种功率电磁勘探恒压发射装置及其工作 方法。 -方面，本专利技术提供了一种大功率恒压发射装置，包括依次连接的整流器、逆变桥 路以及发射电极； 所述整流器，与发电机相连，用于将所述发电机产生的电能由交流变为直流； 所述逆变桥路，用于将所述整流器输出的直流逆变成矩形脉冲； 所述发射电极，用于发射所述矩形脉冲； 所述整流器和逆变桥路之间还并联有滤波电容，用于稳定所述整流器输出的电 压； 其中，所述整流器为三相桥式脉宽调制PffM整流器，每个桥上串联有两组开关器 件； 所述恒压发射装置还包括控制器，用于控制所述整流器； 所述控制器包括：外环直流侧电压单元、内环交流单元以及处理单元；其中， 所述外环直流侧电压单元一端与所述滤波电容并联，另一端与所述处理单元相 连；所述内环交流单元一端与所述发电机的输出端相连，另一端与所述处理单元相连；所 述处理单元与所述整流器相连； 所述外环直流侧电压单元，用于采集所述整流器输出端的直流电压； 所述内环交流单元，用于采集所述发电机输出的交流电流； 所述处理单元，用于控制所述整流器； 所述整流器输出端的直流电压信号到所述外环直流侧电压单元中，经由所述外环 直流侧电压单元进入所述处理单元中，最后经由所述处理单元的输出端输出至所述整流器 中； 所述发电机输出的交流电流输入到所述内环交流单元中，经由所述内环交流单元 进入所述处理单元中，最后经由所述处理单元的输出端输出至所述整流器中； 其中，所述内环交流单元，包括并联的交流检测电路和转子位置检测电路，在所述 交流电流检测电路后面还串联有第二信号调理电路；其中， 所述交流检测电路，两个输出端分别与所述发电机的任意两相相连，用于采集所 述任意两相的交流模拟信号； 所述第二信号调理电路，用于将所述交流检测电路采集的模拟信号转换为数字信 号； 转子位置检测电路，与所述发电机任意一相的输出端相连，用于采集所述发电机 转子的位置。 优选地，所述外环直流侧电压单元，包括依次串联的直流电压检测电路和第一信 号调理电路； 所述直流电压检测电路，用于采集所述整流器输出端的直流电压； 所述第一信号调理电路，用于将所述直流电压检测电路采集的直流模拟信号转换 为数字信号。 优选地，所述处理单元，包括串联的处理器以及第一驱动保护电路。 优选地，还包括码型控制电路，与所述逆变桥路相连，用于控制所述逆变桥路。 优选地，所述码型控制电路包括串联码型生成电路及第二驱动保护电路。 另一方面，本专利技术提供了一种大功率恒压发射装置的工作方法，包括： 利用所述整流器将所述发电机产生的电能由交流变为直流； 利用所述滤波电容对整流器输出端的电压进行稳压； 利用所述逆变桥路将所述直流逆变成矩形脉冲； 利用所述发射电极发射所述矩形脉冲； 利用所述控制器控制所述整流器； 其中， 利用所述控制器采集所述整流器输出端直流电压； 利用所述控制器采集所述发电机输出的交流电流； 利用所述控制器根据所述整流器输出端的直流电压以及所述发电机输出的交流 电流，采用空间矢量调制算法生成脉宽调制PWM波形，所述脉宽调制PWM波形用于控制所述 整流器中开关器件的开启关断，对所述整流器输出端的电压以及所述发电机的功率因数的 实时校正。 本专利技术中，采用三相桥式脉宽调制PffM整流器，利用控制器对整流器输出端的电 压进行实时检测控制，使整流器输出端可以提供稳定的直流电压。且控制器还控制发电机 端的电流始终跟踪指令电流，使发电机输出端的功率因数为单位功率因数。同时，本专利技术的 脉宽调制PffM整流器控制模块采用空间矢量调制方法，降低了整流器中开关管组的开关频 率，减小了开关器件的损耗和发热。此外，本专利技术中PWM整流器采用的用于升压和滤波的电 容并没有采用外部串联的电容，而采用的是发电机内部定子的电容，相比于传统发射机，这 种拓扑结构大大降低整个发射机的体积和重量，提高了发射机的灵活性和实用性。【附图说明】 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术 的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中： 图1是现有的电磁发射机拓扑结构示意图； 图2是现有的PffM整流器拓扑示意图； 图3是第一实施例提供的恒压发射装置的拓扑结构示意图； 图4是第一实施例提供的恒压发射装置的硬件原理示意图； 图5是第二实施例提供的装置工作方法的控制结构示意图； 图6是第二实施例提供的差分信号处理与隔离电路示意图； 图7是第二实施例提供的正交编码脉冲波形示意图； 图8是第二实施例提供的装置工作方法的空间矢量分布示意图； 图9是第二实施例提供的DSP执行的主程序流程图； 图10是图9所示的SVPffM算法子程序流程图。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。 现有的电磁发射机的拓扑结构如图1所示，包括：发电机组、不控整流桥以及输出 逆变桥。由于整流桥的电压无法控制，通常还在不控整流桥后加入一级升压式DC/DC变换 器（包括：逆变桥，高频变压器，高频整流桥）。 虽然现有的电磁发射机控制简单，然而由于不控整流桥的存在，使得发电机的输 出端功率因数较低。此外，如图2所示，现有的PffM整流器外部还需串联电容，电容占据了 装置很大一部分体积，使整个装置非常庞大，不易于移动以及室外操作。 为解决上述问题，本专利技术提供了。如图3 所示，该恒压发射装置包括依次连接的整流器2、逆变桥路3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率恒压发射装置，其特征在于，包括：依次连接的整流器、逆变桥路以及发射电极；所述整流器，与发电机相连，用于将所述发电机产生的电能由交流变为直流；所述逆变桥路，用于将所述整流器输出的直流逆变成矩形脉冲；所述发射电极，用于发射所述矩形脉冲；所述整流器和逆变桥路之间还并联有滤波电容，用于稳定所述整流器输出的电压；其中，所述整流器为三相桥式脉宽调制PWM整流器，每个桥上串联有两组开关器件；所述恒压发射装置还包括控制器，用于控制所述整流器；所述控制器包括：外环直流侧电压单元、内环交流单元以及处理单元；其中，所述外环直流侧电压单元一端与所述滤波电容并联，另一端与所述处理单元相连；所述内环交流单元一端与所述发电机的输出端相连，另一端与所述处理单元相连；所述处理单元与所述整流器相连；所述外环直流侧电压单元，用于采集所述整流器输出端的直流电压；所述内环交流单元，用于采集所述发电机输出的交流电流；所述处理单元，用于控制所述整流器；所述整流器输出端的直流电压信号到所述外环直流侧电压单元中，经由所述外环直流侧电压单元进入所述处理单元中，最后经由所述处理单元的输出端输出至所述整流器中；所述发电机输出的交流电流输入到所述内环交流单元中，经由所述内环交流单元进入所述处理单元中，最后经由所述处理单元的输出端输出至所述整流器中；其中，所述内环交流单元，包括并联的交流检测电路和转子位置检测电路，在所述交流电流检测电路后面还串联有第二信号调理电路；所述交流检测电路，两个输出端分别与所述发电机的任意两相相连，用于采集所述任意两相的交流模拟信号；所述第二信号调理电路，用于将所述交流检测电路采集的模拟信号转换为数字信号；转子位置检测电路，与所述发电机任意一相的输出端相连，用于采集所述发电机转子的位置。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张一鸣，张加林，任喜国，高俊侠，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11