一种海洋可控源发射系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种海洋可控源发射系统。该系统包括大功率发电机，用于产生三相交流电，还包括：船上变电单元、水下变电单元和发射电极，其中：所述船上变电单元的输入端与所述大功率发电机相连接，用于将所输入的三相交流电转换成第一单相交流电；所述水下变电单元的输入端与所述船上变电单元的输出端相连接，用于将所述第一单相交流电转换成第一直流电；所述发射电极的输入端与所述水下变电单元的输出端相连接，用于将所输入的第一直流电逆变成一定频率的交流方波信号。本实用新型专利技术具有开关损耗低，功率因数高，电压应力小，功率大，体积小，重量轻的特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及海洋电磁探测
，尤其涉及一种海洋可控源发射系统。
技术介绍
在海洋资源勘探开发过程中，由于钻井成本高、投资风险大，世界上各大石油公司在进行海上钻井前，都要开展地震、重力、磁力等多种海洋地球物理方法的综合勘探工作，以提高钻井成功率。海洋可控源电磁探测具有能够区分圈闭内油水性质、揭露火山岩覆盖下的“高阻体”的特点，已成为降低深水油气资源钻探风险的最重要手段之一。可控源海洋电磁勘探系统通过由拖船拖曳的发射机向海底供电激发，将多分量电磁接收机布设在海底测量电磁场值。通过计算视电阻率和相位，或者直接利用所观测的电场和磁场达到探测地下电性分布特征的目的，揭示底层结构和油气等矿产资源的分布规律。海洋可控源电磁发射系统作为海洋可控源电磁探测的重要组成部分，为勘探过程提供了人工激励场源。但由于负载对象的特殊性，在进行海洋可控源电磁发射过程中往往面临着各种技术难题：数千米的海底电缆导致了交流输电过程中功率因数低、波形失真严重；水下舱体中的电力变换模块体积大，散热差，大大降低了发射系统的稳定性。功率器件的电应力较低，限制了发射系统的输出功率，影响了勘探效果。
技术实现思路
本技术的其中一个目的在于提供一种海洋可控源发射系统，以解决现有技术中长距离的交流输电过程中功率因数低、波形失真严重，以及电力变换模块过大且散热差的技术问题。为实现上述技术目的，本技术实施例提供了一种海洋可控源发射系统，包括大功率发电机，用于产生三相交流电，还包括：船上变电单元、水下变电单元和发射电极，其中：所述船上变电单元的输入端与所述大功率发电机相连接，用于将所输入的三相交流电转换成第一单相交流电；所述水下变电单元的输入端与所述船上变电单元的输出端相连接，用于将所述第一单相交流电转换成第一直流电；所述发射电极的输入端与所述水下变电单元的输出端相连接，用于将所输入的第一直流电逆变成一定频率的交流方波信号。可选地，所述船上变电单元包括三相整流电路、逆变桥电路、升压变压器和船上控制电路，其中：所述三相整流电路的输入端与所述大功率发电机相连接，用于将三相交流电转换成第二直流电；所述逆变桥电路的输入端与所述三相整流电路的输出端相连接，控制端与所述船上控制电路的输出端相连接，用于在所述船上控制电路输出信号的控制下将所述第二直流电转换成第二单相交流电；所述升压变压器的输入端与所述逆变桥电路的输出端连接，用于将所述第二单相交流电转换成第一单相交流电；可选地，所述船上变电单元还包括载波调制器与上位机，其中：所述载波调制器的输入端与所述升压变压器的输出端相连接，输出端与所述上位机的输入端相连接；所述上位机的输出端与所述船上控制电路的输入端相连接；可选地，所述水下变电单元包括：单相整流电路、波形跟踪控制电路、DC/DC变换器、水下控制电路和发射桥，其中：所述单相整流电路的输入端连接第一单相交流电，输出端与所述波形跟踪控制电路相连接，用于将所述第一单相交流电转换成第三直流电；所述波形跟踪控制电路的输出端与所述DC/DC变换器的输入端相连接，控制端与所述水下控制电路的输出端相连接，用于在所述水下控制电路的控制下对所述第三直流电进行滤波；所述DC/DC变换器的输出端与所述发射桥的输入端相连接，控制端与所述水下控制电路的输出端相连接，用于在所述水下控制电路的控制下将所述第三直流电转换成第四直流电；所述发射桥的输出端与所述发射电极相连接，控制端与所述水下控制电路的输出端相连接，用于在所述水下控制电路的控制下将所述第四直流电转换成第一直流电。可选地，所述波形跟踪控制电路包括：电感L、开关模块S、二极管D、电容C、电压跟踪子单元和电流跟踪子单元，其中：所述开关模块S的第一端经所述电感L连接所述单相整流电路的第一输出端；第二端连接所述单相整流电路的第二输出端，控制端连接所述电流跟踪子单元的输出端；所述二极管D的阳极连接所述开关模块S的第一端，阴极连接所述电容C的第一端；所述电容C的第二端连接所述开关模块S的第二端；所述电压跟踪子单元的第一输入端输入所述电容C的两端电压，第二输入端输入给定电压，其输出端连接所述电流跟踪子单元的第一输入端；所述电流跟踪子单元的第二输入端输入所述电感L的输入端的电压，输出端连接所述开关模块S的控制端；可选地，所述DC/DC变换器包括：第一支路子单元、第二支路子单元、第三支路子单元、隔离子单元、整流桥子单元和滤波子单元，其中：所述第一支路子单元、所述第二支路子单元和所述第三支路子单元并联于第一并联端与第二并联端；且所述第一并联端连接所述波形跟踪控制电路的第一输出端，所述第二并联端连接所述波形跟踪控制电路的第二输出端；所述第一支路子单元的输出端分别连接所述第二支路子单元的输入端和所述第三支路子单元的输入端；所述隔离子单元的第一输入端与所述第二支路子单元的输出端相连接，第二输入端与所述第三支路子单元的输出端相连接；第一输出端与所述整流桥子单元的第一输入端相连接，第二输出端与所述整流桥子单元的第二输入端相连接；所述整流桥子单元的第一输出端与所述滤波子单元的第一输入端连接，第二输出端与所述滤波子单元的第二输入端连接。可选地，所述第一支路子单元包括电容C1和电容C2，其中：所述电容C1的第一端与所述波形跟踪控制电路的第一输出端相连接，第二端与所述电容C2的第一端相连接；所述电容C2的第二端与所述波形跟踪控制电路的第二输出端相连接。可选地，所述第二支路子单元和所述第三支路子单元采用相同的电路拓扑结构，所述第二支路子单元包括：开关模块Q1、开关模块Q2、开关模块Q3、开关模块Q4、二极管DC1和二极管DC2，其中：所述开关模块Q1的第一端连接所述波形跟踪控制电路的第一输出端，第二端与所述开关模块Q2、所述开关模块Q3和所述开关模块Q4依次串联，且所述开关模块Q4的第二端连接所述波形跟踪控制电路的第二输出端；可选地，所述开关模块Q1、所述开关模块Q2、所述开关模块Q3与所述开关模块Q4采用相同的电路拓扑结构；所述开关模块Q1包括晶体管T1、泄放二极管和泄放电容，其中所述泄放二极管的阴极与所述晶体管T1的第一端连接，阳极与所述晶体管T1的第二端连接；所述泄放电容的第一端与所述晶体管T1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋可控源发射系统，包括大功率发电机，用于产生三相交流电，其特征在于，还包括：船上变电单元、水下变电单元和发射电极，其中：所述船上变电单元的输入端与所述大功率发电机相连接，用于将所输入的三相交流电转换成第一单相交流电；所述水下变电单元的输入端与所述船上变电单元的输出端相连接，用于将所述第一单相交流电转换成第一直流电；所述发射电极的输入端与所述水下变电单元的输出端相连接，用于将所输入的第一直流电逆变成一定频率的交流方波信号。

【技术特征摘要】
1.一种海洋可控源发射系统，包括大功率发电机，用于产生三相交流电，其特征在于，还包括：船上变电单元、水下变电单元和发射电极，其中：
所述船上变电单元的输入端与所述大功率发电机相连接，用于将所输入的三相交流电转换成第一单相交流电；
所述水下变电单元的输入端与所述船上变电单元的输出端相连接，用于将所述第一单相交流电转换成第一直流电；
所述发射电极的输入端与所述水下变电单元的输出端相连接，用于将所输入的第一直流电逆变成一定频率的交流方波信号。
2.根据权利要求1所述的海洋可控源发射系统，其特征在于，所述船上变电单元包括三相整流电路、逆变桥电路、升压变压器和船上控制电路，其中：
所述三相整流电路的输入端与所述大功率发电机相连接，用于将三相交流电转换成第二直流电；
所述逆变桥电路的输入端与所述三相整流电路的输出端相连接，控制端与所述船上控制电路的输出端相连接，用于在所述船上控制电路输出信号的控制下将所述第二直流电转换成第二单相交流电；
所述升压变压器的输入端与所述逆变桥电路的输出端连接，用于将所述第二单相交流电转换成第一单相交流电。
3.根据权利要求2所述的海洋可控源发射系统，其特征在于，所述船上变电单元还包括载波调制器与上位机，其中：
所述载波调制器的输入端与所述升压变压器的输出端相连接，输出端与所述上位机的输入端相连接；
所述上位机的输出端与所述船上控制电路的输入端相连接。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的海洋可控源发射系统，其特征在于，所述水下变电单元包括：单相整流电路、波形跟踪控制电路、DC/DC变换器、水下控制电路和发射桥，其中：
所述单相整流电路的输入端连接第一单相交流电，输出端与所述波形跟踪控制电路相连接，用于将所述第一单相交流电转换成第三直流电；
所述波形跟踪控制电路的输出端与所述DC/DC变换器的输入端相连接，控制端与所述水下控制电路的输出端相连接，用于在所述水下控制电路的控制下对所述第三直流电进行滤波；
所述DC/DC变换器的输出端与所述发射桥的输入端相连接，控制端与所述水下控制电路的输出端相连接，用于在所述水下控制电路的控制下将所述第三直流电转换成第四直流电；
所述发射桥的输出端与所述发射电极相连接，控制端与所述水下控制电路的输出端相连接，用于在所述水下控制电路的控制下将所述第四直流电转换成第一直流电。
5.根据权利要求4所述的海洋可控源发射系统，其特征在于，所述波形跟踪控制电路包括：电感L、开关模块S、二极管D、电容C、电压跟踪子单元和电流跟踪子单元，其中：
所述开关模块S的第一端经所述电感L连接所述单相整流电路的第一输出端；第二端连接所述单相整流电路的第二输出端，控制端连接所述电流跟踪子单元的输出端；
所述二极管D的阳极连接所述开关模块S的第一端，阴极连接所述电容C的第一...

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