[发明专利]大功率电压宽范围连续可调恒稳发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于恒压或者恒流发射的一套电力电子装置，例如地质勘探、海洋资源探测等领域。 

背景技术

恒稳发射机在国内外的研制机构为数不多，其主要的特点是可以发射出频率变化的恒定电压或者电流。 

恒稳发射机在发射恒稳电压或者电流时，由于发射频率可以不断的变化，使得发射极间的阻抗也随频率的不同而发生变化。而在发射频率变化较大时，例如DC-1KHz，发射极间的阻抗变化多达100Ω。两极间阻抗发生变化是由于集肤效应、电容、电感共同作用的结果。在发射极间的频率变化很大时，两极间的阻抗很可能由容性变化为感性，并且整个过程伴随由集肤效应越来越明显，电阻变得越来越大。在这种情况下，就要使得发射极间的电压变化可跟随由于发射频率的变化而引起阻抗变化。例如在地质勘探中，由于金属矿通常具有良好的导电性，因此地面电法是矿体详查的人工电磁法主要手段。地面电法即由发射机向大地注射频率变化的大电流，然后再接受地球电磁场响应来获取地下地质体或矿体电导率分布信息，来构建地下介质电导率的结构特征。 

发明内容

本发明的目的是克服大功率发射机的电压调节范围有限、不可连续性调节，单体发电机组的容量、质量过大等缺点。 

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案(以N＝2时为例进行说明)： 

两台发电机组输出三相交流电分别对应输入到两个三相整流器中，三相整流器输出经电容滤波后输出为直流电压，然后该直流电压对应输入到两个高频逆变器中，这两个高频逆变器输出为两路高频电压，两路高频电压输入到两个结构对称的高频变压器中，其中一个高频变压器的异名输出端与另一 个高频逆变器的同名输出端连接，剩余的两个输出端作为两个高频变压器的输出端，组成高频变压器的串联输出，实现功率的合成，然后将高频变压器的输出接入到单相整流桥，单相整流桥输出电压经电容滤波后输入到全控H桥，全控H桥的输出作为整个装置的电压发射或者电流发射，最后将输出的电压或者电流数据作反馈采集输入到DSP处理器，由DSP处理器处理、计算输出两个PWM调制波的占空比和相位差，从而控制两个高频逆变器中开关管子得导通与关断，实现装置输出的恒压发射或者恒流发射。 

本电路中，由于高频变压器对应输出端串联，可使得输出端电压最大增加2倍，通过控制高频逆变器的占空比或者相位差调节输出电压的大小，从而实现了大范围的电压连续可调恒压或恒流发射装置。 

本发明的优点在于：电压可大范围连续调节、单体发电机组的质量和容量显著降低。 

附图说明

图1是大功率电压宽范围连续可调恒稳发射的拓扑电路示意图； 

图2是N为2时的大功率电压宽范围连续可调恒稳发射机的拓扑电路图。图中： 

1、2为三相整流器；3、4为高频逆变器；5为高频变压器输出串联；6为单相整流桥；7为全控H桥电路；8为DSP处理器。 

图3是N为3时的大功率电压宽范围连续可调恒稳发射机的拓扑电路图。图中：1′、2′、3′为三相整流器；4′、5′、6′为高频逆变器；7′为高频变压器输出串联；8′为单相整流桥；9′为全控H桥电路、10′为DSP处理器。 

图4是由6个不控二极管组成的三相整流器； 

图5是由四个IGBT模块组成的高频逆变器，也即图2中的3、4高频逆变器或者图3中的4′、5′、6′高频逆变器； 

图6是由完全相同的两个高频变压器，其输入端接入电路中的方式完全相同，其输出端串联组成，其串联方式为I号变压器的异名输出端与II号变压器的同名输出端直接相连，剩余的两个端子作为输出端；需特殊说明：带 有“*”号的为高频变压器的同名端。推广到N个完全相同的高频变压器，其输入端接入电路方式完全相同，其串联方式为第一个高频变压器的异名输出端与第二个高频变压器的同名输出端连接，第二个高频变压器的异名端与第三个高频变压器的同名端连接，依次类推直到第N-1个高频变压器的异名端与第N个高频变压器的同名端接连，最后把第一个高频变压器的同名输出端与最后一个高频变压器的异名输出端作为两个输出端接入单相整流桥。 

图7是由4个桥式结构二极管组成的单相整流桥，最后一个为快速恢复外延二极管； 

图8是由四个IGBT模块组成的全控H桥。