[发明专利]便携式电火花震源及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电火花震源及其控制方法，具体的说是一种便携式电火花震源及其控制方法。

背景技术

电火花震源是一种将电能转化为声波的震源，主要由电源、高压电容器、点火开关、放电电缆及电极等部分组成。主要原理：将交流电源经升压、整流后，储存在高压电容器中，大量存储的高压电能通过专用的放电头瞬间放电，在介质中通过脉冲大电流，使周围介质汽化形成高温高压区，瞬间爆炸产生地震波的震源。其作为地震波法中的主动震源，具有无环境污染，高频成分丰富，能量可调，同时具有可在水下、小口径孔内等条件下使用的优点。

传统的电火花震源体积大，重量重，不便于携带，故未能得到大范围推广。车载陆地电火花震源虽然能量很大，但体积大，不便于搬运，且使用时也会受到地理环境的影响。

此外现有的单脉冲电火花震源充电时间长且无法达到恒流、变频的充电效果，扩展性不强。电火花震源充、放电的工作流程会产生很大的高频干扰信号，使其无法对充、放电过程进行自动控制，且不能实现交流、直流并用的工作方式。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种体积小、重量轻，便于携带，不受使用环境的限制、充电效率高、传输功率大、交流电、直流电均可使用的便携式电火花震源。

本发明还提供一种上述便携式电火花震源的控制方法。

所述便携式电火花震源包括

固频变压控制器：所述固频变压控制器与400Hz±25%三相变压器，用于将直流电逆变为电压从0V向220V线性变换的三相400Hz±25%交流电；

400Hz±25%三相变压器和三相整流器：所述400Hz±25%三相变压器分别与固频变压控制器和三相整流器连接，用于将经固频变压控制器逆变的电压从0V向220V线性变换的三相400Hz±25%交流电升压并通过三相整流器整流变为0-5KV的直流电；

充电模块：所述充电模块分别与三相整流器、放电模块和控制器连接，将整流后的0-5KV的直流电给电容充电；

放电模块：所述放电模块与充电模块连接，使放电头在水溶液中瞬间放电，形成地震波；

MPU控制器：所述控制器与放电模块连接，用于控制充电模块和放电模块进行自动充、放电。

220V电源经整流器与所述固频变压控制器连接，所述整流器可将220V单相的交流电整流成300V的直流电。

所述MPU控制器还与固频变压控制器连接，用于调节固频变压控制器的升压曲线和时间。

所述充电模块为脉冲电容，所述放电模块包括放电开关及带有放电头的放电电缆。

本发明便携式电火花震源的控制方法，所述便携式电火花震源包括固频变压控制器、400Hz±25%三相变压器、三相整流器、充电模块、放电模块和MPU控制器，

其中，所述MPU控制器的控制方法：

a.通过固频变压控制器将300V直流电逆变成电压从0V向220V线性变换的三相400Hz±25%交流电;

b.通过400Hz±25%三相变压器和三相整流器，将400Hz±25%三相交流电经过三相变压器的升压和三相整流器变为0-5KV的直流电；

c.通过充电模块将整流后的直流电给脉冲电容充电，通过MPU控制器控制充电过程，当充电完成后控制充电模块停止充电，同时控制放电模块放电；

d.所述放电模块接收来自MPU控制器的放电信号，使放电头在水溶液中瞬间放电，形成地震波；

所述固频变压控制器由芯片及三相逆变电路组成，所述芯片的控制方法为：

采用SPWM正弦脉宽调制方法，根据输出电压要求建立SPWM数学模型，以此数学模型生成一组有序的SPWM脉冲信号，将这组有序的SPWM脉冲信号作用于三相逆变电路，则输出三个分量的电流，并使之相位相差120度，便可得到三相400Hz±25%正弦交流电；通过设定输出电压从0V向220V渐变，则相应调节SPWM信号数学模型的参数，使其输出相应有序的SPWM脉冲信号，从而输出线性升压的具有正弦波形的三相400Hz±25%交流电。

先通过整流器将220V单相的交流电整流成300V的直流电，然后再通过固频变压控制器进行三相逆变。

所述三相变压器的频率优选为400Hz。

本发明中固频变压控制器是一种固频变压电流转换器，主要功能是将300V直流电逆变为电压从0V向220V线性变换的三相400Hz±25%交流电，且升压曲线可调和时间可控。