时频域电磁探测发射机的研究与设计
发布时间：2021-11-07 21:39
电磁探测是地球物理勘探的重要手段之一,广泛应用在油气资源探测、矿产勘查、考古研究、现代城市建设、隧道矿井安全预测以及水文勘查等领域。但目前我国对于高性能电磁探测设备仍然依赖进口,设计开发具有我国自主知识产权的电磁探测系统具有重要的学术意义以及实用价值。本文以电磁探测技术为背景,针对电磁探测中发射波形的要求,对时域与频域电磁探测发射机系统进行研究与设计,主要完成了以下工作:（1）本文对电磁探测技术及其仪器的发展与现状进行了研究,对比了国内外电磁探测发射机的优缺点,并指出了在供电系统优化下对发射波形提升的需求。（2）综合现有电磁探测发射机供电系统的优点,设计了以发电机供电的时域电磁探测发射机拓扑;对系统中感电容滤波的桥式不可控整流电路参数进行了优化,实现了0.9的功率因数;对DC/DC全桥变换器进行了建模与控制系统设计,开环系统与闭环系统对比结果表示闭环供电系统稳态、动态性能好,发射电压01000V大范围可调。（3）针对时域电磁探测发射波形下降沿快速关断的需求,设计了具有下降沿阶段钳位功能的时域电磁探测发射电路;在MATLAB/Simulink包含供电部分的系统级仿真...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
感容滤波的不可控整流电路时域仿真图
(c)图 2.6 (a)电感、电容、功率因数关系，(b)电感、电容、电压纹波关系，(c)电感、电容、电流冲击幅值关系Fig.2.6 (a) Relationship between inductance, capacitance and power factor,(b) relationship between inductance, capacitance and voltage ripple,(c) relationship between inductance, capacitance and impulse current从图 2.6(a)可知，电感值越小，功率因数越高，且电感值对功率因数影响较；在电容减小时，功率因数会升高，但其对功率因数影响远不如电感值对功率数的影响，电感值在 1.8mH 时，功率因数基本在 90%以上。由图 2.6(b)可知，容越大，纹波越小，且影响比较明显，在电容值大于 3500μF 时，纹波基本在%以下；电感对电压纹波的影响则很小。由图 2.6(c)可知，电感越大，冲击电越小，且影响很明显，在电感从 3~1mH 变化时，电流冲击幅值会从一百安培右上升到一百三十安培左右，电感值在 1.2mH 以上时，冲击电流在 120A 以下；容则对冲击电流影响较小。由以上分析，选择滤波电容值为 3900μF，电感值为
图 2.19 补偿前的开环传递函数 (s)’波特图Fig.2.19 Bode plot of open loop transfer function (s)’ before compensation可知， (s)’低频段增益斜率为 0，为有差系统，且增益为 1稳压精度是不够的，相位裕度仅为 11.2°，穿越频率为 2380ra频率高低的选择决定了系统动态响应和稳定性之间的抉择，如频处靠，那么可以提高系统的稳定性，但是系统动态响应变差转折频率处靠，性能快速跟随性能会变好，但是系统的稳定性定穿越频率时候我们需要选择一个折中的方案。通常情况穿越 1/5~1/10，而 DC/DC 变换器的工作频率为 50kHz，即穿kHz 之间，理想的相位裕度至少为 30°以上，相角裕度越小超调稳定。统中，H(s)、Vm、Gvd(s)为已经确定的值，要对系统进行相应的为补偿网络 Gc(s)的传递函数，补偿网络有着非常重要的作用，
【参考文献】：
期刊论文
[1]有源恒压钳位瞬变电磁发射机技术[J]. 刘丽华,吴凯,耿智,赵海涛,方广有. 地球物理学进展. 2016(01)
[2]关于频率电磁测深几个问题的探讨（八）——频率电磁测深与瞬变电磁测深的关系[J]. 陈明生. 煤田地质与勘探. 2015(01)
[3]电力电子电路仿真软件综述[J]. 乔峥. 无线互联科技. 2014(09)
[4]瞬变电磁法及其在工程地球物理勘探中的应用[J]. 李新均,王阳,唐沐恩. 工程地球物理学报. 2014(03)
[5]开关变换器调制与控制技术综述[J]. 周国华,许建平. 中国电机工程学报. 2014(06)
[6]地面电磁探测系统（SEP）研究[J]. 底青云,方广有,张一鸣. 地球物理学报. 2013(11)
[7]恒压钳位高速关断瞬变电磁发射系统[J]. 赵海涛,刘丽华,吴凯,张建国,方广有. 仪器仪表学报. 2013(04)
[8]混场源电磁探测仪器发射天线设计[J]. 万云霞,程德福,卢浩,王言章. 吉林大学学报(工学版). 2012(06)
[9]梯形脉冲瞬变电磁发射机[J]. 李俊唐,付志红,苏向丰,刘翔宇. 电测与仪表. 2012(02)
[10]单相不控整流器直流侧LC滤波器的四维可视化设计[J]. 伍家驹,王祖安,刘斌,况清龙,杉本英彦. 中国电机工程学报. 2011(36)
博士论文
[1]地电场电性源发射机可靠性关键技术研究[D]. 薛开昶.吉林大学 2015
[2]高压大功率电磁发射机供电关键技术的研究[D]. 余飞.北京工业大学 2013
[3]广域电磁测深仪关键技术研究[D]. 蒋奇云.中南大学 2010
[4]电磁探测特种电源技术的研究[D]. 付志红.重庆大学 2007
[5]DC-DC开关变换器的建模分析与研究[D]. 欧阳长莲.南京航空航天大学 2005
硕士论文
[1]感性负载的陡脉冲电流源研究[D]. 李俊领.重庆大学 2014
[2]大功率双极性陡脉冲电流源的研究[D]. 赖崇杰.重庆大学 2013
[3]小型潜艇电力系统全桥DC-DC开关电源的设计[D]. 张洁喜.大连海事大学 2013
[4]瞬变电磁单极性梯形脉冲电流源的研究[D]. 李俊唐.重庆大学 2012
[5]高频开关电源的研究与实现[D]. 周健.南京理工大学 2012
[6]移相全桥软开关直流变换器的研究[D]. 王景芳.哈尔滨工程大学 2012
[7]级联式大功率电性源发射机关键技术研究[D]. 曹学峰.吉林大学 2010
[8]梯形脉冲电流源的研究[D]. 常承志.重庆大学 2010
[9]基于移相全桥变换器的可调直流电源的研究[D]. 王朋.武汉科技大学 2010
[10]多功能电磁发射机的研究[D]. 李军强.重庆大学 2009
本文编号：3482447
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
感容滤波的不可控整流电路时域仿真图
(c)图 2.6 (a)电感、电容、功率因数关系，(b)电感、电容、电压纹波关系，(c)电感、电容、电流冲击幅值关系Fig.2.6 (a) Relationship between inductance, capacitance and power factor,(b) relationship between inductance, capacitance and voltage ripple,(c) relationship between inductance, capacitance and impulse current从图 2.6(a)可知，电感值越小，功率因数越高，且电感值对功率因数影响较；在电容减小时，功率因数会升高，但其对功率因数影响远不如电感值对功率数的影响，电感值在 1.8mH 时，功率因数基本在 90%以上。由图 2.6(b)可知，容越大，纹波越小，且影响比较明显，在电容值大于 3500μF 时，纹波基本在%以下；电感对电压纹波的影响则很小。由图 2.6(c)可知，电感越大，冲击电越小，且影响很明显，在电感从 3~1mH 变化时，电流冲击幅值会从一百安培右上升到一百三十安培左右，电感值在 1.2mH 以上时，冲击电流在 120A 以下；容则对冲击电流影响较小。由以上分析，选择滤波电容值为 3900μF，电感值为
图 2.19 补偿前的开环传递函数 (s)’波特图Fig.2.19 Bode plot of open loop transfer function (s)’ before compensation可知， (s)’低频段增益斜率为 0，为有差系统，且增益为 1稳压精度是不够的，相位裕度仅为 11.2°，穿越频率为 2380ra频率高低的选择决定了系统动态响应和稳定性之间的抉择，如频处靠，那么可以提高系统的稳定性，但是系统动态响应变差转折频率处靠，性能快速跟随性能会变好，但是系统的稳定性定穿越频率时候我们需要选择一个折中的方案。通常情况穿越 1/5~1/10，而 DC/DC 变换器的工作频率为 50kHz，即穿kHz 之间，理想的相位裕度至少为 30°以上，相角裕度越小超调稳定。统中，H(s)、Vm、Gvd(s)为已经确定的值，要对系统进行相应的为补偿网络 Gc(s)的传递函数，补偿网络有着非常重要的作用，
【参考文献】：
期刊论文
[1]有源恒压钳位瞬变电磁发射机技术[J]. 刘丽华,吴凯,耿智,赵海涛,方广有. 地球物理学进展. 2016(01)
[2]关于频率电磁测深几个问题的探讨（八）——频率电磁测深与瞬变电磁测深的关系[J]. 陈明生. 煤田地质与勘探. 2015(01)
[3]电力电子电路仿真软件综述[J]. 乔峥. 无线互联科技. 2014(09)
[4]瞬变电磁法及其在工程地球物理勘探中的应用[J]. 李新均,王阳,唐沐恩. 工程地球物理学报. 2014(03)
[5]开关变换器调制与控制技术综述[J]. 周国华,许建平. 中国电机工程学报. 2014(06)
[6]地面电磁探测系统（SEP）研究[J]. 底青云,方广有,张一鸣. 地球物理学报. 2013(11)
[7]恒压钳位高速关断瞬变电磁发射系统[J]. 赵海涛,刘丽华,吴凯,张建国,方广有. 仪器仪表学报. 2013(04)
[8]混场源电磁探测仪器发射天线设计[J]. 万云霞,程德福,卢浩,王言章. 吉林大学学报(工学版). 2012(06)
[9]梯形脉冲瞬变电磁发射机[J]. 李俊唐,付志红,苏向丰,刘翔宇. 电测与仪表. 2012(02)
[10]单相不控整流器直流侧LC滤波器的四维可视化设计[J]. 伍家驹,王祖安,刘斌,况清龙,杉本英彦. 中国电机工程学报. 2011(36)
博士论文
[1]地电场电性源发射机可靠性关键技术研究[D]. 薛开昶.吉林大学 2015
[2]高压大功率电磁发射机供电关键技术的研究[D]. 余飞.北京工业大学 2013
[3]广域电磁测深仪关键技术研究[D]. 蒋奇云.中南大学 2010
[4]电磁探测特种电源技术的研究[D]. 付志红.重庆大学 2007
[5]DC-DC开关变换器的建模分析与研究[D]. 欧阳长莲.南京航空航天大学 2005
硕士论文
[1]感性负载的陡脉冲电流源研究[D]. 李俊领.重庆大学 2014
[2]大功率双极性陡脉冲电流源的研究[D]. 赖崇杰.重庆大学 2013
[3]小型潜艇电力系统全桥DC-DC开关电源的设计[D]. 张洁喜.大连海事大学 2013
[4]瞬变电磁单极性梯形脉冲电流源的研究[D]. 李俊唐.重庆大学 2012
[5]高频开关电源的研究与实现[D]. 周健.南京理工大学 2012
[6]移相全桥软开关直流变换器的研究[D]. 王景芳.哈尔滨工程大学 2012
[7]级联式大功率电性源发射机关键技术研究[D]. 曹学峰.吉林大学 2010
[8]梯形脉冲电流源的研究[D]. 常承志.重庆大学 2010
[9]基于移相全桥变换器的可调直流电源的研究[D]. 王朋.武汉科技大学 2010
[10]多功能电磁发射机的研究[D]. 李军强.重庆大学 2009
本文编号：3482447
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