一种频域电磁探测发射机的研究与设计
发布时间：2019-11-22 10:53
【摘要】：电磁探测设备是国内外研究的热点.本文通过分析频域电磁探测发射机的拓扑结构,设计了具有上升、下降沿均钳位,且输出电流阶段连接恒流源的发射电路,以及钳位电压源电容、恒流电感值,并建立了系统模型.仿真结果表明,该频域电磁探测发射机能在感性负载较大、发射频率较高的情况下,输出电流幅值大且为常规桥式发射电路3倍,具有交流方波稳定、线性度良好等优点.
【图文】：
，线性度良好，满足频域电磁探测需求－逡逑１频域电磁探测发射机系统分析逡逑１．１频域电磁探测发射机拓扑结构逡逑频域电磁（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｏｍａｉｎ邋Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋Ｍｅｔｈｏｄ，邋ＦＥＭ）探测发射机拓扑结构如图逡逑１所示．供电电源为５０邋Ｈｚ／２２０邋Ｖ单相发电机，经电感电容滤波的不可控整流电路之后，接逆逡逑变电路与ＤＣ／ＤＣ全桥桥式电路，再连接带有钳位电压源与恒流功能的交流方波发射桥路Ｗ．逡逑不可控整流电路逦ＤＣ／ＤＣ全桥电路逦有钳位恒流功能的发射桥路逡逑图１频域电磁探测发射机拓扑结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１邋ＦＥＭ邋ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋ｔｏｐｏｌｏｇｙ逡逑频域电磁探测整流电源设计要求：交流供电５０邋Ｈｚ／２２０邋Ｖ单相交流发电机；直流输出电逡逑压２００邋Ｖ；发射电流幅值５０邋Ａ；最大发射频率３０邋ｋＨｚ．逡逑１．２频域发射电路基本结构与原理逡逑频域发射主电路拓扑如图２所示，主要由恒流源单元、能量补充单元恒压钳位单元组逡逑成．恒流源单元在传统的全桥电路的基础上，用电感“和。代替了上桥臂的两功率开关逡逑管，作为可控恒流源，使发射电流上升阶段被钳位．恒流控制单元由开关管Ａ和二极管巩逡逑组成，，滞环控制开关管Ｊ３以实现电感Ｌ和ｋ中电流的恒定：若恒流电感电流值大于设定值逡逑则Ｊ３关断，电源、恒流电感与负载或钳位电容形成回路；当恒流源电流小于设定值时，Ａ导逡逑通，恒流电感通过钳位电压源快速充电上升至设定值？由于恒流电感ｈ、ｈ的电感值相同，逡逑电流值基本相等，在控制中采用心、电流之和作为被控量通过滞环控制其恒定，以简化逡逑电路．二极管Ｚ？３的主要作用是阻断钳位电压源与电源的联系，使负载两端的电压在换向期逡逑
第６期逡逑黄江波，等：一种频域电磁探测发射机的研究与设计逡逑１０７逡逑断，电容Ｃ充电；当钳位电压大于设定值Ｃ／ｃ时，开关Ｊ４导通，电容Ｃ放电，部分能量由电阻逡逑ｉ？0消耗，其作用是在电流上升或下降期间，提供恒定高电压源将负载钳位，实现负载电流的逡逑快速线性上升或者下降．本文中采用电容作为钳位电压源，而非独立电压源，简化了电路，具逡逑体参照时域电磁发射电路中的实现方式逡逑图３为理想的频域电磁探测发射电流电压波形．化时刻，电源正向供电，负载与恒流源逡逑１连通，由于负载与恒流源电流不等，导通，负载被正向钳位于恒压源，负载电流快速线性逡逑上升；＾时刻，负载电流等于恒流源电流，钳位电路停止工作，负载电流进入正向恒定阶段；逡逑时刻，负载电感与恒流源２连通，负载被反向钳位于恒压源，负载电流快速线性下降；时逡逑刻，负载电流下降至０；接下来电流反向，电路工作情况与电流正向时一致．逡逑＜（０逡逑图３理想频域电磁法发射电流电压波形逡逑Ｆｉｇ．邋３邋Ｔｈｅ邋ｉｄｅａｌ邋ＦＥＭ邋ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ邋ｃｕｒｒｅｎｔ邋ａｎｄ邋ｖｏｌｔａｇｅ逡逑负载电流上升阶段工作情况如图４所示．＜邋＝纪？ｈ，开关管八关断，Ｊ２导通，负载与恒逡逑流电感ｈ串连，由于恒流电感ｈ电流值与负载电流不相等，负载两端产生感应高压，从而逡逑使二极管＿0ｉ导通，负载两端电压被正向银位于电压源Ｃ／ｃ，负载电流快速上升至恒流电感逡逑电流值／0．电流上升沿表达式为逡逑z英龋娇埽ǎ薄濉模ú罚保危ǎ保╁义
本文编号：2564440
【图文】：
，线性度良好，满足频域电磁探测需求－逡逑１频域电磁探测发射机系统分析逡逑１．１频域电磁探测发射机拓扑结构逡逑频域电磁（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｏｍａｉｎ邋Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋Ｍｅｔｈｏｄ，邋ＦＥＭ）探测发射机拓扑结构如图逡逑１所示．供电电源为５０邋Ｈｚ／２２０邋Ｖ单相发电机，经电感电容滤波的不可控整流电路之后，接逆逡逑变电路与ＤＣ／ＤＣ全桥桥式电路，再连接带有钳位电压源与恒流功能的交流方波发射桥路Ｗ．逡逑不可控整流电路逦ＤＣ／ＤＣ全桥电路逦有钳位恒流功能的发射桥路逡逑图１频域电磁探测发射机拓扑结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１邋ＦＥＭ邋ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ邋ｔｏｐｏｌｏｇｙ逡逑频域电磁探测整流电源设计要求：交流供电５０邋Ｈｚ／２２０邋Ｖ单相交流发电机；直流输出电逡逑压２００邋Ｖ；发射电流幅值５０邋Ａ；最大发射频率３０邋ｋＨｚ．逡逑１．２频域发射电路基本结构与原理逡逑频域发射主电路拓扑如图２所示，主要由恒流源单元、能量补充单元恒压钳位单元组逡逑成．恒流源单元在传统的全桥电路的基础上，用电感“和。代替了上桥臂的两功率开关逡逑管，作为可控恒流源，使发射电流上升阶段被钳位．恒流控制单元由开关管Ａ和二极管巩逡逑组成，，滞环控制开关管Ｊ３以实现电感Ｌ和ｋ中电流的恒定：若恒流电感电流值大于设定值逡逑则Ｊ３关断，电源、恒流电感与负载或钳位电容形成回路；当恒流源电流小于设定值时，Ａ导逡逑通，恒流电感通过钳位电压源快速充电上升至设定值？由于恒流电感ｈ、ｈ的电感值相同，逡逑电流值基本相等，在控制中采用心、电流之和作为被控量通过滞环控制其恒定，以简化逡逑电路．二极管Ｚ？３的主要作用是阻断钳位电压源与电源的联系，使负载两端的电压在换向期逡逑
第６期逡逑黄江波，等：一种频域电磁探测发射机的研究与设计逡逑１０７逡逑断，电容Ｃ充电；当钳位电压大于设定值Ｃ／ｃ时，开关Ｊ４导通，电容Ｃ放电，部分能量由电阻逡逑ｉ？0消耗，其作用是在电流上升或下降期间，提供恒定高电压源将负载钳位，实现负载电流的逡逑快速线性上升或者下降．本文中采用电容作为钳位电压源，而非独立电压源，简化了电路，具逡逑体参照时域电磁发射电路中的实现方式逡逑图３为理想的频域电磁探测发射电流电压波形．化时刻，电源正向供电，负载与恒流源逡逑１连通，由于负载与恒流源电流不等，导通，负载被正向钳位于恒压源，负载电流快速线性逡逑上升；＾时刻，负载电流等于恒流源电流，钳位电路停止工作，负载电流进入正向恒定阶段；逡逑时刻，负载电感与恒流源２连通，负载被反向钳位于恒压源，负载电流快速线性下降；时逡逑刻，负载电流下降至０；接下来电流反向，电路工作情况与电流正向时一致．逡逑＜（０逡逑图３理想频域电磁法发射电流电压波形逡逑Ｆｉｇ．邋３邋Ｔｈｅ邋ｉｄｅａｌ邋ＦＥＭ邋ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ邋ｃｕｒｒｅｎｔ邋ａｎｄ邋ｖｏｌｔａｇｅ逡逑负载电流上升阶段工作情况如图４所示．＜邋＝纪？ｈ，开关管八关断，Ｊ２导通，负载与恒逡逑流电感ｈ串连，由于恒流电感ｈ电流值与负载电流不相等，负载两端产生感应高压，从而逡逑使二极管＿0ｉ导通，负载两端电压被正向银位于电压源Ｃ／ｃ，负载电流快速上升至恒流电感逡逑电流值／0．电流上升沿表达式为逡逑z英龋娇埽ǎ薄濉模ú罚保危ǎ保╁义
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