[发明专利]一种平顶维持和电流快速下降的电磁发射装置及控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种地球物理探测中的电磁法探测仪器，尤其适用于各种大电流 磁性源逆变发射装置，准确的说是一种平顶维持和电流快速下降的电磁发射装置 及控制方法。

背景技术:

磁性源电磁法仪器通常采用H桥路作为发射装置的功率变换主回路，以有 限磁矩发射线圈为场源向地下供以瞬变磁场，在地下产生一次电磁场，在一电 磁场间歇期间观测感应的二次电磁场参数。由于该法早期信号反映浅部地电特 征，晚期信号反映较深部地电断面，这就可以达到测深的目的。负载由发射线 圈组成，则负载可以等效为电阻与电感的串联电路。发射机电流与探测深度成正 比，因此希望发射电流越大越好，但电流过大导致关断速度慢，现有技术多是电 感直接馈能到电源内部，难以满足浅层探测的需要。大电流发射必然使得关断延 时变长，必须合理处理大电流与关断延时的矛盾。由于IGBT具有大电流、高耐 压、低损耗等特点，现在较普遍地采用IGBT器件作为功率控制器件，其硬件关 断延时在2μs以内；另一方面，在开关关断时，负载电感中的能量释放有一个过 程，时间要比IGBT关断时间长得多。在发射电流为50A，电感量为2mH情况下， 采用常规续流回路，电感能量的释放时间在2ms左右。在电流为30A～50A情况 下，关断延时长达数百微秒，例如加拿大EM-37为450μs，国产ATEM-II系统 关断时间为500μs。在较大功率发射情况下，关断延时主要由电感能量的释放时 间决定。目前多采取的方式是关断过程电感电流自由下降，直接馈能到发射电源 内部，由于发射电流的限制，发射电源的电压不能够随意调节，同时电源电压有 限。导致此方法电感电流下降慢，不满足浅层探测的要求。另外一种常用的方法 是通过外部电路与电感搭配实现临界阻尼，使得电感电流快速衰减，此方法虽然 能提高电感电流下降速度，但整个系统效率太低，发热严重，仅仅适用与小功率 应用。因此这两种方法都不适用与大功率的电磁发射电路应用。

现有的电磁发射系统发射电流平顶段多是用e指数代替或是用低压大电流电 源供给，前者电流斜率不为0，会对下降沿产生的信号造成干扰，后者低压大电 流电源体积大，效率低，制作难度大。尤其在野外试验过程中运输维护困难，这 两种方法都不适用大电流发射的情况。

发明内容：

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种能够实现平顶段斜率 为0，下降段电流快速下降的一种平顶维持和电流快速下降的电磁发射装置；

本发明的另一目的是提供一种平顶维持和电流快速下降的电磁发射装置的 控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种平顶维持和电流快速下降的电磁发射装置，是由发电机经整流桥、 DC/DC和发射桥路与发射线圈连接，快速关断控制器一端经馈能电感和 DC/DC与控制及其保护电路连接，快速关断控制器另一端经高压钳位电容和发 射桥路与发射及平顶维持控制器连接，快速关断控制器经开关管分别连接馈能电 感和压钳位电容构成。

发射桥路是由七个IGBT：S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆、S₇，二个续流二极管： D₁、D₂，二个电容组：C₁、C₂，一个限流电感L₂，一个发射线圈L₁，一个电 流传感器M，三个电压比较器A₁、A₂、A₃，两个分压电阻R₃、R₄组成；