级联型多电平电性源电磁发射系统的研制

发布时间：2018-06-15 07:41

  本文选题：多电平逆变 + 五电平　； 参考：《吉林大学》2017年硕士论文

【摘要】：目前,在电性源电磁勘探领域,一般采用通过接地电阻向大地输入大电流来激励电磁场的变化。由于不同地形接地电阻不尽相同,所以在同等电压下其产生的电流大小也有差异。为了保证在不同地质结构下都能有符合探测要求的电流输出,需要尽可能提高发射系统的输出电压。由于器件耐压等级的限制,现有的H桥逆变方式很难实现高电压输出。本文针对这一问题,结合现代电力电子技术中的多电平逆变技术,研制了级联型五电平电性源发射系统,利用低电压等级的器件实现了高电压的输出。本文主要工作内容如下:1.为确定大功率发射系统的技术需求,本文在充分了解电磁勘探原理的基础上,对现中发射机采用的H桥逆变技术,IGBT级联技术,以及多电平逆变技术进行了充分地分析。并对现有的仪器设备进行了测试,明确了仪器现状与改进的方向。2.为满足电磁探测对大功率的需求,结合电力电子技术中多电平逆变控制策略简单,输出电压高的特点,初步提出了多电平逆变的方案。将多电平逆变与H桥逆变在发射电压,波形频谱,下降沿与关断时间等技术指标上进行了比较,在此基础上确定了级联型五电平发射的技术方案,并对该方案的各个工作过程进行了原理分析。同时对整个系统进行了系统仿真。3针对级联型五电平发射的技术方案,本文结合电磁探测的需求,提出了系统的技术指标。同时为该方案设计了与其驱动信号匹配的控制电路以及开关器件IGBT的驱动电路。对控制电路与驱动电路均进行了信号测试,对整个系统实现了有效的控制。4在实验室测试了五电平级联型发射系统的电压与电流输出波形,对系统输出电压、电流上升与下降均进行了观测与分析。在野外实验中,将五电平发射系统与采用H桥拓扑的JDD-100发射机进行了对比实验,验证了其可以提升系统输出电流的能力。同时,在五电平发射机独立工作时,对其电流正负向的一致性,电流连续输出的一致性等做了测试,验证了其工作的可靠性
[Abstract]:At present, in the field of electrical source electromagnetic exploration, the change of electromagnetic field is generally excited by the input of large current to the earth by grounding resistance. Because the earth resistance varies from terrain to terrain, the current generated at the same voltage is also different. In order to ensure that the current output can meet the detection requirements in different geological structures, it is necessary to increase the output voltage of the transmission system as much as possible. Due to the limitation of the voltage class of the device, it is very difficult to realize the high voltage output by the existing H bridge inverter. In order to solve this problem, a cascaded five-level electrical source transmitting system is developed by combining with the multilevel inverter technology in modern power electronics technology. The high voltage output is realized by using the devices of low voltage level. The main work of this paper is as follows: 1. In order to determine the technical requirements of high power transmission system, this paper, on the basis of fully understanding the principle of electromagnetic exploration, makes a full analysis of the H bridge inverter technology, IGBT cascade technology, and the multilevel inverter technology, which are used in the present transmitter. At the same time, the existing instruments and equipments are tested, and the present situation and improvement direction of the instruments are defined. 2. 2. In order to meet the demand of electromagnetic detection for high power, a scheme of multilevel inverter is proposed, which combines the simple control strategy of multilevel inverter and high output voltage in power electronics technology. The multilevel inverter and H-bridge inverter are compared in terms of transmission voltage, waveform spectrum, descent edge and turn-off time, etc. Based on this, the technical scheme of cascaded five-level transmission is determined. The working process of the scheme is analyzed in principle. At the same time, the whole system is simulated. 3. Aiming at the technical scheme of cascaded five-level transmission, the technical index of the system is put forward according to the requirement of electromagnetic detection. At the same time, the control circuit matching with its driving signal and the driving circuit of IGBT switch device are designed for the scheme. The control circuit and drive circuit are tested, and the whole system is controlled effectively. 4. The voltage and current output waveforms of the five-level cascade transmission system are tested in the laboratory, and the output voltage of the system is obtained. Both the rise and fall of the current are observed and analyzed. In the field experiment, the five-level transmission system is compared with the JDD-100 transmitter using H-bridge topology, and the ability of improving the output current of the system is verified. At the same time, when the five-level transmitter is working independently, the consistency of the positive and negative direction of current and the consistency of continuous output of current are tested, and the reliability of its operation is verified.
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P631.325

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本文编号：2021255