大功率雙極性陡脈沖電流源的研究.pdf

1、在瞬變探測領域中，激勵場源質量和性能的好壞將會直接影響到地質體感應信號的檢測，因此需要換向沿線性、換向延時短、負載電流值恒定、正負一致性良好的脈沖電流源。但是由于發(fā)射線圈為大電感負載，要實現(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，效率較低。目前發(fā)射機電路結構復雜，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)射機電路拓撲和控制方法進行了改進，設計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；同時為了滿足電磁探測大功率發(fā)射的要求，設計了同步發(fā)電機整流電源。
　　本文首先分析了國內外瞬變電磁發(fā)射技術的研究現(xiàn)狀和存在問題，分析了現(xiàn)有發(fā)射機電路拓撲的優(yōu)缺點，研究了影響雙極性脈沖電流源波形的關鍵問題，在

3、此基礎上，提出了提升前沿斜率、前后沿線性度一致、負載電流穩(wěn)定的雙極性陡脈沖電流源。
　　其次，對現(xiàn)有發(fā)射機電路拓撲和控制方法進行了改進，設計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。同時進行了仿真研究，對發(fā)射電流波形進行了分析，驗證了主電路拓撲的可行性及其性能。
　　再次，為了維持主電路

4、中嵌位電容的電壓穩(wěn)定，設計了基于脈沖序列控制技術的嵌位電壓源，并成功應用于雙極性陡脈沖電流源中，仿真結果表明該電壓源在輸入不穩(wěn)定時，動態(tài)響應速度快，瞬態(tài)特性好，能為負載電流的上升沿和下降沿提供穩(wěn)定的嵌位電壓。
　　最后，為了滿足野外長時間實驗以及大功率發(fā)射的需求，設計了同步發(fā)電機整流電源，建立了雙閉環(huán)控制策略的勵磁系統(tǒng)模型，并對濾波參數(shù)進行了優(yōu)化，仿真結果表明整流電源具有較好的動態(tài)調節(jié)特性和電壓調節(jié)精度，實現(xiàn)了整流電源在向電容充電