一种谐振式双电源供电航空电磁发射装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种谐振式双电源供电航空电磁发射装置，大功率主回路模块包括交流发电机组、直流机载电源、功率变换主电路、谐振主电路和发射电路；交流发电机组和直流机载电源并行连接在功率变换主电路上，功率变换主电路对机载电源直流电或发电机组交流电经高频逆变桥或可控整流桥‑高频逆变桥转换为高频交流电，高频交流电经高频不控整流桥转换为直流电，直流电经半桥逆变为交流方波；功率变换主电路与谐振主电路相连，谐振主电路将交流方波转换为固定谐振频率的正弦波；谐振主电路与发射电路相连，通过发射电路发射所需发射频率和波形的电磁波。本发明专利技术采用并行供电的方式，减小吊装交流发电机的容量、吊装重量与体积。

【技术实现步骤摘要】
一种谐振式双电源供电航空电磁发射装置
本专利技术涉及航空电磁勘探
，尤其涉及一种时间域谐振式双电源供电大磁矩航空电磁发射装置。
技术介绍
当前，随着我国经济的快速发展，人们对于矿产资源的需要不断增加。国内地形条件相对优良的地区，矿产资源的勘探已经基本完成。然而，占到我国国土面积65％以上的中西部地区，由于其矿产资源丰富，但其地形条件极其恶劣，使得人员无法在地面进行矿产资源的勘探工作，导致其蕴含的丰富矿产资源无法得到有效开采。为了解决此问题，人们对于矿产资源的勘探(特别是复杂地形区域)逐渐的将目光转向航空电磁勘探法(AEM)。AEM又分为频率域航空电磁法(AFEM)和时间域航空电磁法(ATEM)，ATEM的实现通过飞行平台搭载产生瞬变电磁场的航空电磁发射装置，离地面一定高度进行飞行作业。谐振主电路产生半正弦电流，通过发射电路向空中及地下发射半正弦磁场(又称一次磁场)，当深层地下存在良导体时，激发其产生感应电流，感应电流将会产生感应磁场(又称二次磁场)。在半正弦电流产生期间(on-time)，接收装置接收来自空中一次磁场及地下良导体产生的二次磁场，由于二次磁场表征地下良导体的特性参数及其分布情况。所以，通过分析接收装置接收的磁场数据，可以得到地下良导体的特性参数(介电常数、电导率和磁导率等)及其状态特性分布情况。在半正弦电流关断期间(off-time)，接收装置仅接收来自地下良导体随时间变化的自衰变的二次磁场，所以接收的磁场数据表征地下导体的特性参数更加明显，所以现在普遍采用仅接收地下良导体自衰变产生的二次磁场来分析地下矿产资源的分布情况。为了满足矿产资源探测深度的不断增加，需要加大航空电磁发射装置的发射磁矩。然而，增加发射磁矩则需要增加发射电流，进而需要不断增加发射装置的发射功率。因此，研发高效率，大功率的航空电磁发射装置是航空电磁勘探领域一个关键技术问题。但是，随着电磁发射装置功率的增加，发射装置的重量和体积也将增加；受飞行平台搭载空间及搭载重量的限制，发射装置的重量和体积不能无限增大。当前现有航空电磁发射装置要么只依靠直流机载电源供电，要么只依靠吊装交流发电机组供电，没有实现功率的最大化利用。
技术实现思路
针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种谐振式双电源供电航空电磁发射装置。为实现上述目的，本专利技术提供一种谐振式双电源供电航空电磁发射装置，包括：大功率主回路模块和控制回路；所述大功率主回路模块包括：交流发电机组、直流机载电源、功率变换主电路、谐振主电路和发射电路；所述交流发电机组和直流机载电源并行连接在所述功率变换主电路上，所述功率变换主电路对机载电源直流电经高频逆变桥转换为高频交流电、对发电机组交流电经可控整流桥和高频逆变桥转换为高频交流电，高频交流电经高频不控整流桥转换为直流电，并将直流电经半桥逆变为所需发射频率的交流方波；所述功率变换主电路与所述谐振主电路相连，所述谐振主电路将交流方波转换为固定谐振频率的正弦波；所述谐振主电路与所述发射电路相连，通过发射电路发射所需发射频率和波形的电磁波；所述控制回路包括：电源检测模块、信号检测模块、驱动模块、控制模块和监测显示模块；所述电源检测模块分别与所述交流发电机组、直流机载电源相连，用于检测两者的电流值和电压值；所述信号检测模块分别与所述功率变换主电路、谐振主电路和发射电路相连，用于检测电路中的信号；所述控制模块分别与所述电源检测模块、信号检测模块、驱动模块和监测显示模块相连，所述驱动模块分别与所述功率变换主电路、谐振主电路和发射电路相连；所述控制模块根据电源检测模块、信号检测模块检测的信号对驱动模块输出驱动信号，实现对功率变换主电路、谐振主电路和发射电路的驱动。作为本专利技术的进一步改进，所述功率变换主电路包括：机载电源功率变换器、发动机组功率变换器、单相不控整流器和半桥逆变电路；所述机载电源功率变换器与所述直流机载电源相连，用于将机载电源直流电经高频逆变桥转换为高频交流电；所述发动机组功率变换器包括：三相可控整流电路和高频逆变电路，所述三相可控整流电路与所述交流发电机组相连，用于对发电机组交流电进行可控整流；所述高频逆变电路与所述三相可控整流电路相连，用于将可控整流后的交流电经高频逆变桥转换为高频交流电；所述单相不控整流器分别与所述机载电源功率变换器、发动机组功率变换器相连，用于将转换后的高频交流电经高频不控整流桥转换为直流电；所述半桥逆变电路与所述单相不控整流器相连，用于将直流电经半桥逆变为所需发射频率的交流方波。作为本专利技术的进一步改进，所述功率变换主电路还包括功率变压器T1、T2；功率变压器T1的原边与所述机载电源功率变换器相连，功率变压器T2的原边与所述发动机组功率变换器相连；功率变压器T1与功率变压器T2的副边相串联且接入所述单相不控整流器中，用于将交流发电机组与直流机载电源转换后的高频交流电进行叠加；其中，交流发电机组转换后的高频交流电与直流机载电源转换后的高频交流电的频率及相位均相同。作为本专利技术的进一步改进，所述机载电源功率变换器采用高频逆变的方式，所述机载电源功率变换器与所述发动机组功率变换器中的高频逆变电路的采用相同频率的驱动信号驱动。作为本专利技术的进一步改进，所述半桥逆变电路的驱动信号的频率与所述谐振主电路的谐振频率一致。作为本专利技术的进一步改进，所述谐振主电路包括电容器组和电感可调电路；所述电容器组用于对谐振主电路产生的正弦波的谐振频率进行粗调；所述电感可调电路包括IGBT11和带有励磁线圈的可变电感器L3，所述IGBT11和励磁线圈串联接在直流机载电源上，通过控制IGBT11的驱动信号占空比控制励磁线圈的电流值，进而控制可变电感器L3的电感量，实现对正弦波的谐振频率的精调；所述谐振主电路与所述发射电路采用谐振变压器T3相连。作为本专利技术的进一步改进，所述发射电路包括发射线圈和泄能电路。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、当前现有航空电磁发射装置要么只依靠直流机载电源供电，要么只依靠吊装交流发电机组供电，没有实现功率的最大化利用；本专利技术采用直流机载电源与交流发电机组同时并行供电的方式，使直流机载电源发挥出最大的输出功率，这样可以减小吊装交流发电机的容量，进而减小了吊装重量与体积，从而在有限的吊装飞行平台上输出功率达到最大值。2、由于功率变压器T1和T2副边串联组成，所以变压器T1和T2的原边交流电压波形频率和相位必须相同。本专利技术设计的直流机载电源的高频逆变和交流发电机组的高频逆变采用相同的驱动信号；为了确保能够最大化利用直流机载电源的输出功率，当高频逆变部分的驱动信号达到最大占空比时，使得直流机载电源的输出功率达到最大化；通过调节三相可控整流电路中可控硅的驱动信号占空比来调节交流发电机组的输出功率，实现了直流机载电源输出功率和交流发电机组输出功率的合理分配与单独控制问题。3、直流机载电源和交流发电机组功率变换器均采用高频逆变的方式，这样可以大大减小了功率变压器的重量和体积，非常适合在有限的飞行平台上使用。4、当前航空电磁发射装置谐振主电路上级的逆变电路普遍采用全桥逆变的方式，造成开关管的浪费；本专利技术采用半桥逆变电路可以减小谐振电路的电容个数。5、当前航空电磁发射装置采用的谐振电路产生正弦波的谐振频率只能靠切换投入的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振式双电源供电航空电磁发射装置，其特征在于，包括：大功率主回路模块和控制回路；所述大功率主回路模块包括：交流发电机组、直流机载电源、功率变换主电路、谐振主电路和发射电路；所述交流发电机组和直流机载电源并行连接在所述功率变换主电路上，所述功率变换主电路对机载电源直流电经高频逆变桥转换为高频交流电、对发电机组交流电经可控整流桥和高频逆变桥转换为高频交流电，高频交流电经高频不控整流桥转换为直流电，并将直流电经半桥逆变为所需发射频率的交流方波；所述功率变换主电路与所述谐振主电路相连，所述谐振主电路将交流方波转换为固定谐振频率的正弦波；所述谐振主电路与所述发射电路相连，通过发射电路发射所需发射频率和波形的电磁波；所述控制回路包括：电源检测模块、信号检测模块、驱动模块、控制模块和监测显示模块；所述电源检测模块分别与所述交流发电机组、直流机载电源相连，用于检测两者的电流值和电压值；所述信号检测模块分别与所述功率变换主电路、谐振主电路和发射电路相连，用于检测电路中的信号；所述控制模块分别与所述电源检测模块、信号检测模块、驱动模块和监测显示模块相连，所述驱动模块分别与所述功率变换主电路、谐振主电路和发射电路相连；所述控制模块根据电源检测模块、信号检测模块检测的信号对驱动模块输出驱动信号，实现对功率变换主电路、谐振主电路和发射电路的驱动。...

【技术特征摘要】
1.一种谐振式双电源供电航空电磁发射装置，其特征在于，包括：大功率主回路模块和控制回路；所述大功率主回路模块包括：交流发电机组、直流机载电源、功率变换主电路、谐振主电路和发射电路；所述交流发电机组和直流机载电源并行连接在所述功率变换主电路上，所述功率变换主电路对机载电源直流电经高频逆变桥转换为高频交流电、对发电机组交流电经可控整流桥和高频逆变桥转换为高频交流电，高频交流电经高频不控整流桥转换为直流电，并将直流电经半桥逆变为所需发射频率的交流方波；所述功率变换主电路与所述谐振主电路相连，所述谐振主电路将交流方波转换为固定谐振频率的正弦波；所述谐振主电路与所述发射电路相连，通过发射电路发射所需发射频率和波形的电磁波；所述控制回路包括：电源检测模块、信号检测模块、驱动模块、控制模块和监测显示模块；所述电源检测模块分别与所述交流发电机组、直流机载电源相连，用于检测两者的电流值和电压值；所述信号检测模块分别与所述功率变换主电路、谐振主电路和发射电路相连，用于检测电路中的信号；所述控制模块分别与所述电源检测模块、信号检测模块、驱动模块和监测显示模块相连，所述驱动模块分别与所述功率变换主电路、谐振主电路和发射电路相连；所述控制模块根据电源检测模块、信号检测模块检测的信号对驱动模块输出驱动信号，实现对功率变换主电路、谐振主电路和发射电路的驱动。2.如权利要求1所述的谐振式双电源供电航空电磁发射装置，其特征在于，所述功率变换主电路包括：机载电源功率变换器、发动机组功率变换器、单相不控整流器和半桥逆变电路；所述机载电源功率变换器与所述直流机载电源相连，用于将机载电源直流电经高频逆变桥转换为高频交流电；所述发动机组功率变换器包括：三相可控整流电路和高频逆变电路，所述三相可控整流电路与所述交流发电机组相连，用于对发电机组交流电进行可控整流；所述高频逆变电路与所述三相可控整流电路相连，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一鸣，张雨，朱文浩，宋红喜，付强，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11