[实用新型]产生宽频恒幅交流方波电流的频域电磁发射装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种产生宽频恒幅交流方波电流的频域电磁发射装置，用于频域电磁法中电磁发送线圈产生交流方波电流，适用于地球物理勘探、无损检测领域。

背景技术：

产生方波电流的装置，可产生正向、负向或双极性方波电流，脉冲周期、幅值可调。产生交流方波电流的电路，由全桥电路实现，四个桥臂采用全控型电力电子器件。

如专利授权号为ZL200410081518.9的“具有上升沿提升能力的电流脉冲下降沿线性可调的控制方法及装置”，该装置包括直流电源、电源开关、嵌位电压源、嵌位电路、滞环控制电路、基准电压电路，能实现下降沿线性可调，但不能实现上升沿线性可调和高频时电流幅值的恒定。现有技术存在的问题是：方波电流装置的负载是感性负载，特别是负载为线圈等大电感量负载情况下，严重影响了方波电流的形状，方波电流并不是理想的交流方波，电流由正到负或由负到正换向过程都有一定的延迟时间，电流换向沿线性度差。交流方波电流装置作为一种激励源使用，要同时解决方波电流换向时间可调，换向沿线性，高频发射和频率变化时电流幅值恒定等问题是电力电子技术中的难点，换向沿的延迟使电流达到稳态的时间变长，影响了交流方波电流频率的提高和高频时电流幅值的大小。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种产生宽频恒幅交流方波电流的频域电磁发射装置，提高了交流方波电流换向沿的陡度，实现了换向沿线性，解决了电流幅值的提升和恒定，频率范围的扩展等问题。

为了实现上述发明目的，本实用新型技术方案包括直流电源、嵌位电压源、嵌位电路、能量补充电路、滞环控制电路、交流方波电流控制电路和交流方波电流发生器，交流方波电流发生器为全桥电路，全桥电路的上桥臂为两个恒流电感L₁和L₂，两个下桥臂为两个全控型电力电子器件；直流电源与开关S连接，开关S与能量补充电路输入端连接，交流方波电流发生器的输出端连接感性负载；交流方波电流控制电路由频率调节、控制时序产生电路、驱动电路构成，交流方波电流控制电路连接至交流方波电流发生器；能量补充电路的两个输入端分别与直流电源正极、嵌位电压源正极连接，能量补充电路的输出端与交流方波电流发生器的输入端连接，滞环控制电路输出端与能量补充电路连接；嵌位电压源的负极与电源负极连接，嵌位电路的输入端与感性负载连接，嵌位电路的输出端与嵌位电压源的正极连接。

能量补充电路包括二极管D₅、D₆和开关管J₃，二极管D₅的正极接电源开关，开关管J₃与二极管D₆并联，二极管D₆的正极接二极管D₅的负极和交流方波电流发生器的输入端，二极管D₆的负极接嵌位电压源和二极管D₁的负极和D₂的负极。嵌位电路包括二极管D₁、D₂，二极管D₁的负极和D₂负极连接，二极管D₁的正极与感性负载的一端和恒流电感L₁的一端连接，二极管D₂的正极与感性负载的一端和恒流电感L₂的一端连接。

本实用新型与现有技术相比，其技术效果是：

1、在交流方波电流换向期间，负载电压嵌位在“嵌位电压源”电压上，实现了交流方波电流换向沿线性、换向时间短。

2、调节“嵌位电压源”的电压，实现了交流方波电流换向时间可调。

3、提高“嵌位电压源”的电压V_C，使V_C＞V₁，实现了高频交流方波电流幅值的提升。

4、采用恒流电感和“能量补充电路”，实现了负载电流幅值的恒定，不随电源电压、频率、负载的变化而变化。

5、提高“嵌位电压源”的电压V_C，使V_C＞＞V₁，缩短了换向时间，提高了交流方波电流的频率。

6、本实用新型实测数据：发射电流12A，V₁＝12V，线圈电阻0.3Ω，线圈电感量500μH，嵌位电压源电压为800V，电子开关采用1200V、31A的MOSFET模块，电流换向15μs。

附图说明：

图1为本实用新型在一个周期内的负载电流波形图和负载电压波形图；

图2为本实用新型的组成框图；