[發明專利]一種輸出級聯式高壓逆變裝置

無效

• 申請號: 200910067447.X
• 申請日: 2009-08-27
• 公開（公告）號: CN101634719A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 于生寶;欒卉;付國良;張志偉;趙閱群;張迅;齊林;張萌
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V3/00
• 分類號: G01V3/00;H02M7/48
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 王立文

技術領域

本發明涉及一種地球物理探測中的電法探測儀器，尤其是適用于各種電法儀器的大 功率高壓逆變發射裝置。

背景技術

電法儀器通常采用H橋路作為發射裝置的功率變換主回路，常用的電力電子器件 (比如IGBT、MOSFET)耐壓大體上有1200V、1500V、1700V等，也有3kV、6kV耐 壓的，但成本都較高，受儀器參數的影響不太實用。在輸出橋路的設計中，由于工藝、 分布參數以及安全性的影響，一般工作電壓選擇額定值的三分之一到二分之一，大功率 發射對功率器件的性能要求很高，大功率器件的價格又非常昂貴，同時如果功率器件長 時間承受高電壓其穩定性也相應降低，因此利用現有的單管橋路作為發射裝置很難實現 高壓發射的目的。

目前大家多采用的辦法就是功率器件的串聯使用，將所要發射的電壓平均分配到串 聯的功率器件上，這樣就減小了每個功率器件的上的電壓，實現高壓發射的目的，但是 這種方法存在的問題是功率器件的均壓很復雜，很難保證串聯的功率器件之間的電壓平 衡，從而更容易導致器件的損壞。

近年來提出了功率器件串聯移相控制技術，通過對主電源分級，對各級電源移相控 制，實現主電源的分級接入和撤離，解決主電路中功率器件的動態均壓問題，但是這種 控制技術增加了主控電路的復雜性；增加了主電源的級數；增加了移相控制電路和移相 控制的功率器件。同時由于電源分級加入，對輸出的波形也有一定得影響，在負載端得 到的電壓波形在上升和下降時呈現階梯狀。因此功率器件的串聯使用很難得以廣泛應 用。

發明內容

本發明的目的就是針對上述現有技術的不足，提供一種輸出級聯式高壓逆變裝置。

本發明的目的是通過以下技術方按實現的：

橋路級聯式高壓逆變裝置是采用級聯式模塊化結構，即每一級采用低電壓設計，然 后多級串聯，實現高電壓輸出。每級橋路使用獨立的電源，使各級橋路彼此隔離從而解 決了單元級聯時的動態均壓和電壓嵌位問題。輸出橋路級聯方式使每一個功率器件最高 電壓為本級橋路電源電壓，控制每級橋路輸出同步，使輸出電壓為各級橋路疊加，這種 方式能夠多級串聯，達到增加輸出電壓目的。

輸出級聯式高壓逆變裝置，是由主控單元通過驅動信號合成分別連接驅動保護電路 和輸出級1、2、3....n，供電電池分別連接直流穩壓電源和輸出級1、2、3....n，輸出級 1和輸出級n分別設有輸出端，輸出級1與輸出級2、輸出級3乃至輸出級n串聯連接， 主控單元通過數據線連接人機交互界面，或者由主控單元、驅動信號合成和人機交互界 面制成獨立裝置，再通過屏蔽電纜多級串聯連接各個高壓逆變裝置，供電電池并聯連接 各個高壓逆變裝置，輸出級1和輸出級n分別設有輸出端。

本發明的目的還可以通過以下技術方按實現：

驅動保護電路是由互鎖電路經驅動電路的一路、過流檢測連接電壓吸收，驅動電路 的另一路經阻尼電路、瀉放回路連接電壓吸收構成。

驅動信號合成是由基本頻率產生電路經分頻電路、合成電路與驅動保護電路連接， 合成電路分別連接下降沿控制電路、上升沿控制電路、平頂控制電路和同步電路。

輸出級包括正向輸出和負向輸出，正向輸出電流流過的路徑：E1→V11→R_負載→V24 →E2→V21→V14→E1，負向輸出電流流過的路徑：E1→V12→V23→E2→V21→R_負載→ V13→E1。

有益效果：本發明與現有技術相比其優點主要是：一是每級橋路使用獨立的電源供 電，使各級橋路彼此隔離從而解決了橋路級聯時單元器件的動態均壓和電壓嵌位為題； 二是每級采用低電壓設計，然后多級串聯實現了小功率器件完成大功率變換；三是減少 了功率器件的使用數量，簡化了的控制電路節約了成本；四是避免了輸出波形在上升和 下降過程中出現臺階的影響；五是每級橋路做成獨立模塊形式，這樣在實現高壓逆變的 條件將原有龐大笨重的裝置拆分成幾個體積小重量輕的小裝置。

附圖說明

附圖1：輸出級聯式高壓逆變裝置整體框圖

附圖2：為附圖1驅動保護電路框圖

附圖3：為附圖1驅動信號合成電路框圖

附圖4：橋路級聯圖

附圖5：驅動信號及輸出波形圖

附圖6：加保護電阻的橋路級聯圖

附圖7：裝置結構圖