[发明专利]地面磁共振多级调控快速高精度充电装置及充电控制方法

说明书

本发明属于地球物理勘探设备领域，涉及一种地面磁共振多级调控快速高精度充电装置及充电控制方法，通过主控模块根据预充电电压与实际电压之间的差值控制并从并联的DC‑DC变换器模块选择多个DC‑DC变换器模块以恒流模式对储能电容进行快速充电，根据所述差值的降低逐级对DC‑DC变换器模块进行软关断，然后根据所述差值控制最后一个未被软关断的DC‑DC变换器模块以对恒压模式对储能电容进行充电；或根据预充电电压与所述实际电压之间的差值控制一个能够实现恒压模式与恒流模式切换的DC‑DC变换器模块以对恒压模式对储能电容进行充电。采用多路并联的DC/DC变换模块为储能电容充电，并先通过多级恒流充电，再采用单级恒压的充电模式，有效提高了该充电装置的充电速度和精度。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种地面磁共振多级调控快速高精度充电装置及充电控制方法。

背景技术

地面磁共振技术(Magnetic Resonance Sounding，MRS)是一种非入侵式可直接探测地下水的地球物理新方法，被广泛应用在0至150m深度地下水探测中。核磁共振探水系统进行地下水探测时，包括向储能电容充电、电流发射和信号采集三个过程。储能电容为瞬间大功率脉冲电流发射提供能量和电源，一般采用高耐压、大容量电容器(450V、22000uF)，地面磁共振系统的工作效率受充电时间的影响很大。另外，储能电容的充电电压决定了探测深度，其电压精度决定了探测效果及反演精度。因此，储能电容的充电速度、充电精度严重影响地面磁共振系统的工作效率和探测效果。

相关技术中公开了一种基于网络的核磁共振探水仪的恒流充放电电源装置，该发明采用小功率恒流充电的方式虽然设计简单、控制方便，但存在以下缺陷：(1)当充电达到预设值时，关断时电流较大容易产生过充或欠充现象，无法确保充电精度；(2)充电结束时，强制关断充电电源，充电模块会产生尖峰脉冲损伤器件，降低充电模块寿命。

相关技术中公开了一种基于阵列逆变充电的核磁共振探水发射装置及工作方法，该发明采用三个小功率并联恒流电源对储能电容进行充电，在一定程度上提高了充电速度。但该装置仍存在过充或欠充现象，以及硬关断导致尖峰脉冲导致充电系统易损坏的问题。

上述相关技术中的地面磁共振探水系统的充电装置及充电方法都存在充电精度低、硬关断导致充电系统易损坏的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于一方面提供一种地面磁共振多级调控快速高精度充电装置，另一方面提供一种地面磁共振多级调控快速充电控制方法。

本发明是这样实现的，一种地面磁共振多级调控快速高精度充电装置，该装置包括：

主控模块，接收来自上位机发送的储能电容的预充电电压以及储能电容的实际电压，根据所述预充电电压与所述实际电压之间的差值控制并从并联的 DC-DC变换器模块选择多个DC-DC变换器模块以恒流方式对储能电容进行快速充电，根据所述差值的降低逐级对DC-DC变换器模块进行软关断，根据所述差值控制最后一个未被软关断的DC-DC变换器模块以对恒压模式对储能电容进行充电；或

根据所述预充电电压与所述实际电压之间的差值控制一个能够实现恒压方式与恒流模式切换的DC-DC变换器模块以对恒压模式对储能电容进行充电。

进一步地，所述DC-DC变换器模块包括：

至少一个恒流模式下的DC-DC变换器模块，工作在恒流模式下，通过所述主控模块控制，为储能电容充电；

恒流模式与恒压模式切换的DC-DC变换器模块，在所述主控模块控制下进行恒流模式与恒压模式切换，为储能电容充电；

所述主控模块获取恒流模式与恒压模式切换的DC-DC变换器模块的输出电压，并根据所述输出电压切换恒流模式与恒压模式切换的DC-DC变换器模块工作模式。