近年來,隨著社會科學(xué)技術(shù)水平的提升,地下資源和地下結(jié)構(gòu)的探測逐漸成為研究的熱點之一。在諸多方法中,時間域瞬變電磁法是其中可靠性最高,也是常用的方法。實際實驗過程中,由于發(fā)射線圈負(fù)載呈感性,發(fā)射電流波形下降沿呈e指數(shù)衰減,一次場感應(yīng)電壓幅值較大且難以剔除。與此同時,由于發(fā)射電流的關(guān)斷時間過短,發(fā)射系統(tǒng)對深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的探測能力受到明顯制約。為了增大瞬變電磁系統(tǒng)的探測深度,減小一次場感應(yīng)電壓幅值,方便一次場剔除,需要使發(fā)射電流線性關(guān)斷,并延長發(fā)射電流關(guān)斷時間。而現(xiàn)階段并沒有能夠延長發(fā)射電流關(guān)斷時間的設(shè)備,線性度優(yōu)化也大多集中于高壓鉗位快關(guān)斷。無法滿足野外大深度探測的要求。針對以上問題,本文設(shè)計實現(xiàn)了線性慢關(guān)斷發(fā)射系統(tǒng),主要工作內(nèi)容如下:1、本文在常用逆變橋路的基礎(chǔ)上,通過選取大功率開關(guān)器件實現(xiàn)了發(fā)射電流60A的技術(shù)指標(biāo),同時設(shè)計了振蕩吸收電路、驅(qū)動電路以及BD/GPS同步電路,實現(xiàn)了大功率發(fā)射電路的同步、強弱電隔離驅(qū)動和正負(fù)交變電流發(fā)射等基本功能并電路中振蕩得到,發(fā)射波形質(zhì)量大大優(yōu)化。2、設(shè)計了基于恒壓技術(shù)的線性度優(yōu)化電路,通過調(diào)節(jié)恒壓電路預(yù)設(shè)電壓值,實現(xiàn)了20A~60A發(fā)射電流下降沿低壓線性度優(yōu)化。根據(jù)電容串聯(lián)結(jié)構(gòu)的安全性能上的缺陷設(shè)計了均壓保護電路,保證了電壓的平均分配同時提高了線性度優(yōu)化電路的安全系數(shù)。進行了Multisim相關(guān)仿真并得到相應(yīng)結(jié)果。搭建線性度優(yōu)化電路并進行小電流測試。證明了基于恒壓技術(shù)的線性度優(yōu)化電路方案的可行性,經(jīng)過線性度優(yōu)化后,20A發(fā)射電流的下降沿線性度由原本的54%提升為81%。3、設(shè)計了基于關(guān)斷時間延長技術(shù)的慢關(guān)斷發(fā)射電路。通過認(rèn)為規(guī)劃發(fā)射電路的續(xù)流回路,延長了發(fā)射電流的關(guān)斷時間,同時不影響上升時間。進行了Multisim軟件仿真和電路實際搭建及調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明,慢關(guān)斷電路能夠有效的延長發(fā)射電流的關(guān)斷時間同時不影響上升時間,20A發(fā)射電流的關(guān)斷時間由488μs延長到2.21ms,但線性度僅為59.1%。4、根據(jù)慢關(guān)斷電路線性度較差的缺陷,引入線性度優(yōu)化電路進行優(yōu)化,設(shè)計完成線性慢關(guān)斷發(fā)射系統(tǒng)并進行了Multisim軟件仿真和實際電路搭建及調(diào)試。結(jié)果辨明:線性慢關(guān)斷系統(tǒng)能夠同時優(yōu)化發(fā)射電流的線性度并延長關(guān)斷時間。在不同電流等級,不同發(fā)射線圈條件下進行測量,優(yōu)化后20A發(fā)射電流線性度達(dá)到91%,關(guān)斷時間延長至1.11ms。5、對發(fā)射電流波形進行了一次場求取和頻譜分析,并進行了超導(dǎo)瞬變電磁野外實驗。結(jié)果表明:線性慢關(guān)斷發(fā)射系統(tǒng)電流所激發(fā)的一次場幅值減小為優(yōu)化前的50%,一次場形態(tài)更加接近于方波。線性慢關(guān)斷發(fā)射系統(tǒng)電流波形的頻譜中,0~1k Hz的低頻信號幅值高于自由沿關(guān)斷,大于1k Hz的高頻信號幅值低于自由沿關(guān)斷。超導(dǎo)瞬變電磁系統(tǒng)失鎖現(xiàn)象得到改善,中心磁場衰減時間由460μs延長至1.56ms。證明了線性慢關(guān)斷發(fā)射系統(tǒng)能夠優(yōu)化發(fā)射電流一次場形態(tài)和中心磁場,實現(xiàn)采集系統(tǒng)小動態(tài)范圍精準(zhǔn)采集并擴大探測范圍,實現(xiàn)大深度探測,保證超導(dǎo)瞬變電磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

圖 3.4 發(fā)射橋路仿真電路模型Q5BUZ344Q6BUZ344Q7BUZ344Q8BUZ344R70.3ΩR80.3ΩL3400μHL4400μHV70V 15V10ms 40msV80V 15V10ms 40msV90V 15V10ms 40msV100V 15V10ms 40msXSC2ABExt Trig++__+_XCP31 mV/mAL91μHR50.001ΩL10μHR90.001ΩL111μHR100.001ΩL121μHR130.001ΩL131μHR140.001ΩL141μHR150.001ΩC3120pFC4120pFC7120pFR1650ΩV160V 5V9.5ms 20m

圖 3.10 添加阻尼吸收電路后輸出電流波形路設(shè)計電路的設(shè)計要求，從電氣角度分析，發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計分電逆變電路兩部分。弱電控制電路本身含有控制信息真，IGBT 強電逆變電路由于其較大的發(fā)射功率，極。因此，為了實現(xiàn)強弱電路的控制同時保證二者不互設(shè)計隔離驅(qū)動電路。件存在相應(yīng)的門極損耗參數(shù)，為了使 IGBT 驅(qū)動電路的驅(qū)動能力應(yīng)高于 IGBT 元件的門極損耗參數(shù)。門極耗功率 Pg、門極電流最大值 Igmax和門極電流平均值如式(3.6)、(3.7)和(3.8)所示。g gP fQ V

見表 3.3 中。表 3.3 IXDD408 與 A4504 關(guān)鍵參數(shù)對比稱 IXDD408 A4504 KA最大值 2.0W 100mW 2最大值 8A 16mA 延時 20ns 0.3μs 0壓范圍 -5V~25V 0V~5V 0V對現(xiàn)有隔離驅(qū)動芯片進行對比，A4504 光耦器件比較適合小功，KA962 芯片輸出功率最高可達(dá) 2.5W，驅(qū)動輸出電流最大可電壓范圍和關(guān)斷延時都不及 IXDD408，IXDD408 無論是輸入都能夠滿足要求。其關(guān)斷延時短，且能夠?qū)崿F(xiàn) IGBT 軟關(guān)斷，此，最終選擇 IXDD408 驅(qū)動芯片作為驅(qū)動電路搭建的核心部出電壓波形如圖 3.11 所示。
【參考文獻】

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本文編號：2845798