时间域大电流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时间域大电流航空电磁发射装置，本发明专利技术的装置包括控制模块以及大功率主回路模块，其中大功率主回路模块包括LC谐振全桥逆变主回路以及恒功率充电主回路，LC谐振全桥逆变主回路包括电容以及发射线圈，控制模块控制恒功率充电主回路为电容进行充电，充电完成后，电容为发射线圈提供电能，在发射线圈中产生发射电流，电容放电结束后，控制模块控制发射线圈向电容反向充电，以回收利用发射线圈剩余的电能，发射线圈的电能释放完全后由恒功率充电主回路继续为电容充电，从而实现了节约剩余电能资源，减轻时间域大电流航空电磁发射装置的重量，实现大磁矩发射的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空探测领域，更具体涉及一种时间域大电流航空电磁发射装置。
技术介绍
时间域航空电磁勘探系统(ATEM)是航空物探方法之一。ATEM的搭载在飞机平台上的瞬变电磁勘探系统，通过飞行作业，实现对地下资源的快速探测与识别，具有低成本、速度快、通行性好的特点，可用于地形复杂、地表被植被、沙漠等覆盖区的靶区的资源快速评价，并可进行大面积的资源普查。时间域航空电磁勘探系统由于使用不接地供电方式(线圈)，可以通过直接增大发射磁矩增加勘探深度，提高数据质量。时间域航空电磁勘探系统通过在发射线圈中通以时变的电流，向地下发送瞬变磁场(一次场)，激发地下良导体感生涡旋电流(二次感应电流)，在电流关断期间(off-time)产生衰变的二次场(二次感应电压)，通过接收线圈以及数据采集记录各分量全波感应电压。由于接收到的二次场受地下介质的电磁特征影响，因此对感应电压进行分析研究即可得到地下介质的介电常数、电导率和磁导率等重要参数，从而能够根据得到的参数确定地下矿体的空间分布和形态特征。为了增加系统的探测深度，需要提高时间域航空电磁勘探系统的电磁发射机的发射磁矩，为了实现大的发射磁矩，需要提高发射电流、增大发射功率实现大的发射磁矩。为此，提供上千安培的发射电流是航空电磁发射领域的一个关键技术。但是，随着电磁发射机的发射磁矩的增大，即功率的增大，整个时间域航空电磁勘探系统的发射系统的重量和体积也在不断增加，受搭载发射系统的飞行平台的有效载荷限制，最大限度的提高设备利用率，在保证发射磁矩的前提下降低设备的重量是航空电磁发射机的一个目前需要解决的技术问题。时间域航空电磁发射波形虽然各有不同，但发射波形均为断续模式，即发射机发射一个波形，暂停一段时间，然后再发射，依次循环，周期性发射。当发射机输出波形时，发射机输出电流到发射线圈，对外输出能量，当发射机不输出波形，即接收机接收二次场信号的时段，发射机不输出电流，对外不输出能量。按照上述发射模式，发射机间隔输出较高功率，如果直接利用电源提供的电能进行输出，存在设备利用不充分的问题。发射天线一般采用导线绕制线圈，其对外的电气特性等效为电感，对感性负载发射脉冲电流，存在剩余能量回收的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何最大程度的提高发射装置的利用率，在同等重量和体积下提供更大的发射磁矩。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种时间域大电流航空电磁发射装置，所述装置包括控制模块以及大功率主回路模块；所述大功率主回路模块包括LC谐振全桥逆变主回路、恒功率充电主回路、信号检测电路以及驱动电路；所述LC谐振全桥逆变主回路包括第一电容以及发射线圈，所述第一电容与所述发射线圈连接；所述检测电路与所述恒功率充电主回路以及所述控制模块连接，所述控制模块与所述驱动电路连接，所述驱动电路与所述LC谐振全桥逆变主回路以及所述恒功率充电主回路连接，所述恒功率充电主回路与所述LC谐振全桥逆变主回路连接；所述检测电路检测所述恒功率充电主回路的母线电压，并传递给所述控制模块，由所述控制模块根据所述恒功率充电主回路的母线电压确定是否生成停止充电命令，若所述控制模块生成所述停止充电命令，则所述控制模块将所述停止充电命令发送给所述驱动电路，由所述驱动电路控制所述恒功率充电主回路停止向所述LC谐振全桥逆变主回路的第一电容充电；其中所述恒功率充电主回路的母线电压与所述第一电容两端的电压相等；所述第一电容充电完成后，其为所述发射线圈提供电能，由所述发射线圈发射电流；所述检测电路与所述LC谐振全桥逆变主回路连接，所述检测电路检测所述发射线圈中的发射电流，并发送给所述控制模块，所述控制模块根据恒功率充电主回路的母线电压以及射线圈两端的电流确定是否生成反向充电命令，若所述控制模块生成所述反向充电命令，则所述控制模块将所述反向充电命令发送给所述驱动电路，由所述驱动电路控制所述发射线圈向所述第一电容进行充电。优选地，所述控制模块包括第一命令生成子模块，所说第一命令生成子模块判断所述恒功率充电主回路的母线电压是否大于或等于预设值，若是，则生成所述停止充电命令。优选地，所述控制模块包括第二命令生成子模块，所述第二命令生成子模块判断所述恒功率充电主回路的母线电压是否为零并且所述发射线圈中的发射电流是否达到峰值，若是，则所述第二命令生成子模块生成所述反向充电命令。优选地，所述控制模块还包括第三命令生成子模块，所述第三命令生成子模块判断所述发射线圈两端的电流是否为零，若是，则所述第三命令生成子模块生成开始充电命令并传递给所述驱动电路，由驱动电路控制所述恒功率充电主回路开始向所述LC谐振全桥逆变主回路的第一电容充电。优选地，所述控制模块还包括第四命令生成子模块以及第五命令生成模块；所述第一电容充电完成后，所述控制模块根据所述第一电容充电前所述发射线圈发射的电流的波形的电极性，由第四命令生成子模块或第五命令生成模块生成正极性正弦波命令或负极性正弦波命令给所述驱动电路，由驱动电路控制控制所述发射线圈发射正极性正弦波或负极性正弦波；其中在当前驱动电路控制下发射的电流波形的电极性与所述第一电容充电前所述发射线圈发射的电流的波形的电极性相反。优选地，所述LC谐振全桥逆变主回路还包括第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第五IGBT、第六IGBT、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管以及电阻；所述第一二极管的正极连接所述第一IGBT的发射极，所述第一二极管的负极连接所述第一IGBT的集电极；所述第二二极管的正极连接所述第二IGBT的发射极，所述第二二极管的负极连接所述第二IGBT的集电极；所述第三二极管的正极连接所述第三IGBT的发射极，所述第三二极管的负极连接所述第三IGBT的集电极；所述第四二极管的正极连接所述第四IGBT的发射极，所述第四二极管的负极连接所述第四IGBT的集电极；所述第五二极管的正极连接所述第五IGBT的发射极，所述第五二极管的负极连接所述第五IGBT的集电极；所述第六二极管的正极连接所述第六IGBT的发射极，所述第六二极管的负极连接所述第六IGBT的集电极；所述第五IGBT的集电极连接所述恒功率充电主回路，所述第五IGBT的发射极连接所述第一电容的一端以及所述第六IGBT的集电极，所述第一电容的另一端连接所述恒功率充电主回路；所述第六IGBT的发射极连接所述第一IGBT的集电极以及第三IGBT的集电极，所述第一IGBT的发射极连接所述发射线圈的一端以及所述第二IGBT的集电极，所述第二IGBT的发射极连接所述第一电容的另一端；所述发射线圈的另一端连接所述电阻的一端，所述电阻的另一端连接所述第三IGBT的发射极以及第四IGBT的集电极；所述第四IGBT的发射极连接所述第一电容的另一端。优选地，所述恒功率充电主回路包括电源、高频逆变电路、高频变压器以及高频整流电路；所述高频变压器包括正边绕组以及若干个副边绕组；所述电源与所述高频逆变电路连接，所述高频逆变电路将所述电源的直流电源转换为高频交流电；所述正边绕组与所述高频逆变电路连接，所述高频整流电路与所述副边绕组连接，所述高频变压器将所述高频交流电升压到预定电压值，所述高频整流电路将若干个副边绕组的输出进行整流后串联在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时间域大电流航空电磁发射装置，其特征在于，所述装置包括控制模块以及大功率主回路模块；所述大功率主回路模块包括LC谐振全桥逆变主回路、恒功率充电主回路、信号检测电路以及驱动电路；所述LC谐振全桥逆变主回路包括第一电容以及发射线圈，所述第一电容与所述发射线圈连接；所述检测电路与所述恒功率充电主回路以及所述控制模块连接，所述控制模块与所述驱动电路连接，所述驱动电路与所述LC谐振全桥逆变主回路以及所述恒功率充电主回路连接，所述恒功率充电主回路与所述LC谐振全桥逆变主回路连接；所述检测电路检测所述恒功率充电主回路的母线电压，并传递给所述控制模块，由所述控制模块根据所述恒功率充电主回路的母线电压确定是否生成停止充电命令，若所述控制模块生成所述停止充电命令，则所述控制模块将所述停止充电命令发送给所述驱动电路，由所述驱动电路控制所述恒功率充电主回路停止向所述LC谐振全桥逆变主回路的第一电容充电；其中所述恒功率充电主回路的母线电压与所述第一电容两端的电压相等；所述第一电容充电完成后，其为所述发射线圈提供电能，由所述发射线圈发射电流；所述检测电路与所述LC谐振全桥逆变主回路连接，所述检测电路检测所述发射线圈中的发射电流，并发送给所述控制模块，所述控制模块根据恒功率充电主回路的母线电压以及射线圈两端的电流确定是否生成反向充电命令，若所述控制模块生成所述反向充电命令，则所述控制模块将所述反向充电命令发送给所述驱动电路，由所述驱动电路控制所述发射线圈向所述第一电容进行充电。...

【技术特征摘要】
1.一种时间域大电流航空电磁发射装置，其特征在于，所述装置包括控制模块以及大功率主回路模块；所述大功率主回路模块包括LC谐振全桥逆变主回路、恒功率充电主回路、信号检测电路以及驱动电路；所述LC谐振全桥逆变主回路包括第一电容以及发射线圈，所述第一电容与所述发射线圈连接；所述检测电路与所述恒功率充电主回路以及所述控制模块连接，所述控制模块与所述驱动电路连接，所述驱动电路与所述LC谐振全桥逆变主回路以及所述恒功率充电主回路连接，所述恒功率充电主回路与所述LC谐振全桥逆变主回路连接；所述检测电路检测所述恒功率充电主回路的母线电压，并传递给所述控制模块，由所述控制模块根据所述恒功率充电主回路的母线电压确定是否生成停止充电命令，若所述控制模块生成所述停止充电命令，则所述控制模块将所述停止充电命令发送给所述驱动电路，由所述驱动电路控制所述恒功率充电主回路停止向所述LC谐振全桥逆变主回路的第一电容充电；其中所述恒功率充电主回路的母线电压与所述第一电容两端的电压相等；所述第一电容充电完成后，其为所述发射线圈提供电能，由所述发射线圈发射电流；所述检测电路与所述LC谐振全桥逆变主回路连接，所述检测电路检测所述发射线圈中的发射电流，并发送给所述控制模块，所述控制模块根据恒功率充电主回路的母线电压以及射线圈两端的电流确定是否生成反向充电命令，若所述控制模块生成所述反向充电命令，则所述控制模块将所述反向充电命令发送给所述驱动电路，由所述驱动电路控制所述发射线圈向所述第一电容进行充电。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括第一命令生成子模块，所说第一命令生成子模块判断所述恒功率充电主回路的母线电压是否大于或等于预设值，若是，则生成所述停止充电命令。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括第二命令生成子模块，所述第二命令生成子模块判断所述恒功率充电主回路的母线电压是否为零并且所述发射线圈两端的电流是否达到峰值，若是，则所述第二命令生成子模块生成所述反向充电命令。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括第三命令生成子模块，所述第三命令生成子模块判断所述发射线圈中的发射电流是否为零，若是，则所述第三命令生成子模块生成开始充电命令并传递给所述驱动电路，由驱动电路控制所述恒功率充电主回路开始向所述LC谐振全桥逆变主回路的第一电容充电。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括第四命令生成子模块以及第五命令生成模块；所述第一电容充电完成后，所述控制模块根据所述第一电容充电前所述发射线圈发射的电流的波形的电极性，由第四命令生成子模块或第五命令生成模块生成正极性正弦波命令或负极性正弦波命令给所述驱动电路，由驱动电路控制控制所述发射线圈发射正极性正弦波或负极性正弦波；其中在当前驱动电路控制下发射的电流波形的电极性与所述第一电容充电前所述发射线圈发射的电流的波形的电极性相反。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述LC谐振全桥逆变主回路还包括第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第五IGBT、第六IGBT、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管以及电阻；所述第一二极管的正极连接所述第一IGBT的发射极，所述第一二极管的负极连接所述第一IGBT的集电极；所述第二二极管的正极连接所述第二IGBT的发射极，所述第二二极管的负极连接所述第二IGBT的集电极；所述第三二极管的正极连接所述第三IGBT的发射极，所述第三二极管的负极连接所述第三IGBT的集电极；所述第四二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一鸣，郭兵，李亮亮，高星乐，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