[發明專利]一種航空瞬變電磁法多波脈沖發射電路

有效

• 申請號: 201810111697.8
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108337006B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 李軍峰;劉磊;吳珊;劉俊杰;廖桂香;黃威;高衛東
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所
• 主分類號: H04B1/04
• 分類號: H04B1/04;H04B14/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種航空瞬變電磁法多波脈沖發射電路，它包括隔離降壓電源U2、濾波器一、防反沖單向二極管D3，其特征在于：隔離降壓電源U2、濾波器一、防反沖單向二極管D3為激發梯形脈沖提供合適的電平和能量，濾波器一包含電感L3、電容C5；隔離降壓電源U2的正極通過串聯電感L3接到電容C5的正極和二極管D3的陽極，隔離降壓電源U2的負極和電容C5的負極接地，二極管D3的陰極接到H全橋逆變電路；

隔離升壓電源U1、濾波器二、高壓充電器為激發半正弦波脈沖提供合適的電平和能量，濾波器二包含電感L1、電容C1，高壓充電器包含電感L2、IGBT開關管G1、二極管D1、電容C2；隔離升壓電源U1的正極通過串聯電感L1接到電容C1的正極和電感L2的一端，電感L2的另一端接到IGBT開關管G1的集電極和二極管D1的陽極，二極管D1的陰極接到電容C2的正極，電容C1、電容C2的負極和IGBT開關管G1的發射極接地；

高壓充電器后連接波形輔助控制電路，波形輔助控制電路包含二極管D2、電容C3、IGBT開關管G2、電容C4；二極管D2的陽極為波形輔助控制電路的輸入正端，二極管D2的陰極接到電容C3的正極和IGBT開關管G2的一端，IGBT開關管G2的另一端接到電容C4的正極，電容C3、C4的負極接地；

開關管G2由兩只IGBT開關管反向串接組成，IGBT開關管G2關斷后，將電容C3和電容C4隔離，使得梯形波脈沖的關斷沿與電容C3無關；

電容C4并聯在H全橋逆變電路上；H全橋逆變電路包含IGBT開關管G3、IGBT開關管G4、IGBT開關管G5、IGBT開關管G6，IGBT開關管G3、IGBT開關管G5的集電極為H橋的輸入正端，IGBT開關管G3、IGBT開關管G5的發射極分別接到IGBT開關管G4、IGBT開關管G6的集電極，IGBT開關管G4、IGBT開關管G6的發射極為H橋的輸入負端，由電感L_TX、電阻R_TX組成的發射線圈連接在H全橋逆變電路的橋臂之間；

半正弦波電磁脈沖發射電路控制方法—通過設定IGBT開關管G2～G5的開關邏輯，來控制產生雙極性的半正弦波脈沖；

上升沿控制邏輯如下：在0時刻，IGBT開關管G2保持導通，將IGBT開關管G3和IGBT開關管G6導通，電容C2、電容C3和電容C4的儲能向發射線圈的電感L_TX轉移，形成上升沿；

下降沿的控制邏輯：在t＝π/2√((C2+C3+C4)L_TX)時刻，該時刻可調節，但要確保電容C2和電容C3保留一部分儲能，防止高壓充電器交流短路，IGBT開關管G3和IGBT開關管G6關斷，電感L_TX儲能通過IGBT開關管內并聯的續流二極管向電容C3和電容C4轉移，形成下降沿；

梯形波電磁脈沖發射電路控制方法—通過設定IGBT開關管G2-G5的開關邏輯，來控制產生雙極性的梯形波脈沖，梯形波脈沖由上升沿、頂沿和關斷沿組成；

上升沿控制邏輯：0時刻，IGBT開關管G2保持導通，IGBT開關管G3和IGBT開關管G6導通，電容C3和電容C4的儲能向發射線圈的電感L_TX轉移，發射電流按半正弦波上升，達到某一設定大小后，關閉IGBT開關管G2，電容C4的儲能單獨向發射線圈供電，發射電流繼續上升，當電容C4的端電壓小于隔離降壓電源U2的輸出電壓時，上升沿階段結束；

頂沿控制邏輯：IGBT開關管G3和IGBT開關管G6保持導通，IGBT開關管G2保持關斷，隔離降壓電源U2向發射線圈持續供電，形成梯形脈沖的頂沿；

關斷沿控制邏輯：IGBT開關管G2保持關斷，當梯形脈沖頂沿持續時間達到要求后，將IGBT開關管G3和IGBT開關管G6關斷，發射線圈電感L_TX的儲能向電容C4轉移，形成脈沖的下降沿；

狀態恢復邏輯：當發射線圈中的儲能全部轉移，電流為零后，IGBT開關管G2導通，回復到電路初始狀態。

2.根據權利要求1所述的一種航空瞬變電磁法多波脈沖發射電路，其特征在于：由電感L2、IGBT開關管G1、二極管D1和電容C2組成的高壓充電器，用于給C3補充能量，以彌補全橋逆變器在能量轉換過程中的損耗，以保持發射電流脈沖峰值穩定性，通過設置驅動信號S1的頻率及脈寬，即通過頻率調制或脈寬調制來控制C2的儲能，進而控制半正弦波發射電流波形的大小；電感L2的一端為高壓充電器的輸入正端。