[發明專利]一種電磁發射機及其控制方法

無效

• 申請號: 201110228311.X
• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN102291011A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 張一鳴;何鵬飛;余飛;陳東升
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及的一種電磁發射機屬電力電子整流逆變器。

背景技術

電磁發射機是通過利用地面電法來詳查礦體的設備。地面電法即由電磁發射機向大地注射頻率變化的大電流，然后再接收地球電磁場響應來獲取地下地質體或礦體電導率分布信息，來構建地下介質電導率的結構特征。金屬礦通常具有良好的導電性，因此電磁法是尋找金屬礦最為有效的地球物理勘探手段。

隨著現代電力電子技術和器件的快速發展，電磁發射機主電路的拓撲結構也在發生變化。最常用的是二極管不控整流橋和H型逆變橋。二極管不控整流橋完成從交流到直流的變換；H型逆變橋執行發射，功率開關器件H1和H4導通時實施正發射，功率開關器件H2和H3導通時實施負發射；并且穩定發射電流的措施是通過調節發電機的勵磁電流完成的。但勵磁穩流不僅會導致發電機轉速不穩造成電壓波動過大，響應時間慢，穩流效果有限，而且發射電流的關斷時間也將延長。Zonge公司的GGT系列發射機采用半控型的晶閘管替代了不控型的大功率二極管，通過控制和調節晶閘管的開通時刻，達到穩定發射電流的目的。但也存在諧波及無功功率高的問題。

電磁發射機作為電法勘探儀器場源的產生裝置，其發射波形的質量對探測結果的影響顯而易見。另外，基于交流電源供電的電磁發射機，在輸出功率越來越大的同時，也要求發射系統重量輕、體積小。因此，電磁發射機性能的提高主要受制于以下兩個方面：發射電流性能的提升以及功率密度的提高。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，從提高電磁發射機發射電流性能以及功率密度的角度出發，研制一種電磁發射機及其控制方法。該電磁發射機可提高穩流精度，發射系統的功率密度。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種電磁發射機，其特征在于：包括發電機組、Y型整流橋、濾波電容、H型逆變橋、DSP處理器、過零同步檢測電路、電流檢測電路、信號調理電路；所述發電機組、Y型整流橋、濾波電容、H型逆變橋依次連接；DSP處理器的輸出端與Y型整流橋的輸入端相連接；過零同步檢測電路的一端接發電機組的一相輸出，另一端接DSP處理器；

有三路電流檢測電路的一端與分別與三路信號調理電路的一端相連接，其中兩路電流檢測電路的另一端分別接發電機組的任意兩相輸出、另外一路電流檢測電路的另一端連接H型逆變橋的輸出，信號調理電路的另一端均與DSP處理器相連接；該發射機是由發電機組供電，將發電機組輸出電壓輸入到Y型整流橋中；整流橋輸出經電容濾波后的直流母線電壓再輸入到H型逆變橋中；然后H型逆變橋發射輸出恒定電流；過零同步檢測電路采集發電機組輸出的頻率信號后輸入到DSP處理器；電流檢測電路采集發電機組的a相、b相相電流，經信號調理電路輸入到DSP處理器；最后由另一電流檢測電路采集發射輸出端的電流，經另一信號調理電路作為反饋信號，由DSP處理器接收、處理、計算輸出分別控制Y型整流橋中開關管開通和關斷PWM波的占空比。

所述的電磁發射機的控制方法，其特征在于：包括電流外環控制、電流內環控制、脈寬調制控制；所述電流外環控制包括第一PI調節器；所述電流內環控制包括第二PI調節器、矢量旋轉變換、乘法器、第三PI調節器；所述脈寬調制控制包括坐標變換、脈寬調制；

該控制方法用于發射機工作于正發射或負發射時(H1、H4導通為正發射，H2、H3導通為負發射)，將經過電流檢測電路以及信號調理電路輸出的發射電流信號與指定電流信號經第一PI調節器調節后，與經過矢量旋轉變換的一路輸入電流信號輸入到第二PI調節器進行調節，第一PI調節器的輸出還經乘法器后與經過矢量旋轉變換的另一路輸入電流信號輸入到第三PI調節器進行調節，然后將第二、第三PI調節器的輸出進行坐標變換，最后經過脈寬調制后輸出控制Y型整流橋中開關管開通和關斷PWM波的占空比，穩定發射電流；上述過程均在DSP處理器中完成。

所述的電磁發射機，其特征是：還包括電壓檢測電路、信號調理電路；

電壓檢測電路的一端與信號調理電路相連接，電壓檢測電路的另一端接濾波電容的輸出，信號調理電路的另一端接DSP處理器；電壓檢測電路、信號調理電路用于采集直流母線電壓作為反饋信號，由DSP處理器接收、處理、計算輸出分別控制Y型整流橋中開關管開通和關斷PWM波的占空比。

所述的控制方法還包括電壓外環控制、電流內環控制、脈寬調制控制；所述電壓外環控制包括第四PI調節器；所述電流內環控制包括第五PI調節器、矢量旋轉變換、乘法器、第六PI調節器；所述脈寬調制控制包括坐標變換、脈寬調制；