[实用新型]瞬变电磁法电性源五电平发射电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种瞬变电磁中的电法探测仪器，尤其是高电压高频率的大 功率电法探测仪器的发射电路。

背景技术

瞬变电磁探测的原理是通过通过电性源或者磁性源在大地中形成变化的磁 场，通过该变化的磁场感应出的二次场来计算地下介质的电阻率等参数，来达到 确定地下结构的目的。瞬变电磁探测的深度一般与发射信号的强度呈正相关，发 射电压越高，其探测深度越深。而其探测精度与发射信号的频率呈正相关，发射 信号频率越强，其探测出的地质结构越精确。

在目前的瞬变电磁探测仪器中，其供电方式大多以直流电源逆变产生的双极 性方波作为输入信号，通过其产生的变化的磁场或者电场来激发二次场的产生。 其逆变电路的主要器件选用MOSFET和IGBT。其中IGBT可承受电压较高， 但关断时间较MOSFET管长，主要在高电压、大功率、低频率的电性源探测上 应用；而MOSFET管可承受电压较IGBT低，但相较于IGBT，MOSFET管 在关断时间上有明显的优势，所以其主要应用于低电压、大电流、高频率的磁性 源探测中。而在高电压高频率领域产生高深度高精度的探测，是目前瞬变电磁探 测仪器的难点。

目前在电力电子技术中采用的功率元件串联使用，由于其很难保证各串联的 功率器件上的电压平衡，更容易导致器件的损坏，所以很难在造价较高的探测仪 器中应用。而最近提出的功率元件串联使用移相控制技术，由于其主电路复杂， 要实现主电源的接入与分级，在探测仪器上应用会很大程度上增加其体积，而且 在操作环境恶劣时稳定性较差，所以难以得到广泛推广。

CN103973147A公开了一种“多电平高压电性源电磁发射电路”其采用较 为简单的多电平控制策略有效的将IGBT上的电压降为直流母线电压的二分之 一，在升压方面取得了明显的效果；但与电性源探测高达1500V甚至2000V 的电压相比，其减半后开关器件的频率仍然未有明显提升。同时，其采用的三电 平发射方案在钳位二极管的分压问题上未能很好解决，不利于具体实施方案中器 件的选择与应用。

发明内容

本实用新型是针对上述现有技术的不足，提供一种在时间域与频率域同时适 用的高电压高频率瞬变电磁法电性源五电平发射电路。主要特性在于电路的输出 频率很高使仍然可以保持高电压的输出，解决了钳位二极管上分布电压问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

瞬变电磁法电性源五电平发射电路，是由控制及其保护电路经三项可控整流 电路、DC/DC和五电平发射桥路与大地负载连接，五电平发射桥路经驱动及其 保护电路、合成电路和分频电路与基准频率产生电路连接，合成电路分别与上升 沿控制电路、下降沿控制电路、平顶控制电路和同步电路连接构成。

五电平高压高频电磁法发射电路，该电路输出在单极性上分为五个电平，四 个相同的直流电压E₁，E₂，E₃，E₄通过多电平回路连接到大地负载。