[发明专利]电磁场发射机及其零电压切换软开关系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁场发射机，特别涉及一种大功率电磁场发射机，进一步涉及用于该大功率电磁场发射机的零电压切换软开关系统。

背景技术

地球物理人工源电磁场勘探，首先需要依靠发射机向地下发射电磁场信号。

提高电磁发射机的输出功率在一定程度上可以增大勘探深度，输出功率越大，同等灵敏度的接收机，接收到的深部感应信号越强。而发射机的输出功率的增大必然导致功率开关管承受的电压、电流增大，若仅使用普通的脉宽调制技术，不但会导致开关损耗的大幅增加，而且会使器件所承受的电压应力、电流应力大大增加，严重会烧毁器件。同时，不同的地质条件有不同的导电率，电磁发射机还要具备宽动态的工作范围，即能够在不同地质条件下，从陆地表层到深层均能够有效探测。针对面前面临的实际需求，要求发射机开关的功耗小，可抑制了过高的电压、电流尖峰，切换动态范围小。

目前，电磁发射机的主流结构是采用两级逆变，第一级为功率输出部分，其本质为一个大功率开关电源。第二级为信号输出部分。在现有技术中，发射机系统的整体结构通常如附图1所示，其主要由7个部分组成，分别是：1三相380V发电机组；2三相半控整流桥；3第一级逆变桥；4高频变压器；5高频整流桥；6LC滤波电路；7第二级逆变桥。系统的输入电压为三相380V交流电，通过三相半控整流桥后，将交流电转变成530V直流电，然后经过第一级逆变桥逆变后，直流电又转换成20KHz的高频交流方波，该方波信号通过高频变压器升压、高频整流桥整流，LC滤波后，转换成高压直流信号，最后经过第二级逆变桥产生不同频率的方波信号对大地负载发射。

CN103308950A公开了一种多功能的电磁发射仪，包括系统控制单元、波形合成及保护单元、功率驱动电路、H桥电路、发射单元、显示单元、同步模块和存储单元，系统控制单元含有微控制器，波形合成及保护单元含有现场可编程门阵列(FPGA)，四个功率MOSFET管组成H桥发射电路，A/D采集单元由霍尔电压传感器和微控制器内部A/D组成，显示单元由电阻式触摸屏组成。本发明用微控制器和FPGA实现了多种波形的产生，波形数据在SD卡中可任意修改与添加，电流值数据存储在U盘内及实时在触摸屏上显示。

CN202798170U公开了一种瞬变电磁发射装置和使用该瞬变电磁发射装置的瞬变电磁发射系统，该瞬变电磁发射装置包括全桥开关电路和光耦隔离输出电路，所述全桥开关电路包括有时序信号输入端和负载接入端，所述光耦隔离输出电路包括受控信号输入端和时序信号输出端，所述时序信号输出端与时序信号输入端连接。

CN202631750U公开了一种用于地质勘探的瞬变电磁发射装置，包括发射天线和用于组成桥臂的开关，其特征在于所述发射天线由小电感量发射天线和大电感量发射天线组成，所述开关有三组，其中一组是公共组，三组开关与小电感量发射天线和大电感量发射天线分别组成全桥发射电路。

CN204906195U公开了一种电磁发射机，所述电磁发射机包括：发电机组，三相整流桥、滤波电容、一级逆变桥、谐振电感、隔值电容、高频变压器、高频整流桥、LC滤波电路以及二级逆变桥；其中，所述发电机组与所述三相整流桥连接，用于输出交流电到所述三相整流桥；所述三相整流桥的输出端与所述滤波电容连接，用于将输入的三相交流电整流后形成直流电输出到所述滤波电容，所述滤波电容的输出端与所述一级逆变桥连接，用于将接收的直流电进行滤波后输出到所述一级逆变桥，所述一级逆变桥的输出端与所述高频变压器的原边连接，用于将接收到的滤波后的直流电逆变产生交流方波并输出到所述高频变压器的原边；所述高频变压器的副边与所述高频整流桥连接，用于将接收的交流方波升压后输出到所述高频整流桥，所述高频整流桥的输出端与所述LC滤波电路连接，用于将所述升压后的交流方波整流形成直流方波，所述LC滤波电路与所述二级逆变桥连接，用于将接收的直流方波滤波形成直流电，所述二级逆变桥将接收的直流电进行逆变后产生不同的方波并输出到输出端口；所述谐振电感与所述隔值电容串联在所述一级逆变桥与所述高频变压器的原边之间的线路上，所述一级逆变桥的每个功率器件上并联有滤波电容，所述滤波电容、谐振电感与隔值电容形成谐振回路，用于控制所述一级逆变桥；所述电磁发射机还包括与所述一级逆变桥的滞后桥臂并联的辅助电流源网络，用于调节所述一级逆变桥的滞后桥臂在开通和关断过程中的电压。