專利名稱：多功能發(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多功能發(fā)射機(jī)。
背景技術(shù)：
電法勘探是地球物理勘探技術(shù)中的主要分支之一，電法勘探是利用地殼中的多種巖石、地層間電學(xué)性質(zhì)之差異來(lái)勘探地質(zhì)構(gòu)造。在電法勘探中，目前利用巖石和地層的電學(xué)性質(zhì)或物理參數(shù)主要有四種，電阻率、磁導(dǎo)率、極化特性以及介電常數(shù)。作為電法勘測(cè)的一種，可控源音頻大地電磁探測(cè)法(CSAMT)由于具有信號(hào)強(qiáng)度大、抗干擾能力強(qiáng)、分辨率高等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而受到業(yè)內(nèi)的關(guān)注。這種方法利用可控的人工場(chǎng)源通過(guò)埋入地表的電偶極，向地下垂直發(fā)射平面電磁波，改變發(fā)射頻率即可改變探測(cè)深度和分辨率，電磁波在傳播過(guò)程中有能量衰減，遇到電導(dǎo)率不同的地層界面時(shí)發(fā)生反射，在地面接收反射波并測(cè)量電磁場(chǎng)分量，即可獲得地層結(jié)構(gòu)的剖面和深度信息。通常，可控源音頻大地電磁探測(cè)系統(tǒng)包括三部分發(fā)射裝置、接受裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，其中，主要有發(fā)射機(jī)、發(fā)電機(jī)、發(fā)射控制器、發(fā)射電極及附屬設(shè)備。其中，發(fā)射機(jī)用于產(chǎn)生特定頻率的電磁波，根據(jù)不同的發(fā)射功率規(guī)格(10kw、20kw 和50kw)，需要匹配相應(yīng)功率的發(fā)電機(jī)，例如，IOkw的發(fā)射機(jī)匹配IOkw的發(fā)電機(jī)，20kw的發(fā)射機(jī)需要匹配20kw的發(fā)電機(jī)。功率越大發(fā)電機(jī)體積和重量就越大，而現(xiàn)有的便攜式交流發(fā)電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)。地球物理勘探多是野外作業(yè)，工作環(huán)境復(fù)雜，笨重的發(fā)電機(jī)運(yùn)輸非常不方便，而且根據(jù)不同的測(cè)量要求往往還必須攜帶多種功率規(guī)格的發(fā)射機(jī)和發(fā)電機(jī)，更增加了勘測(cè)工作的難度。此外，隨著可控源音頻大地電磁探測(cè)法的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，測(cè)量的需求也更加多樣化，從功能和成本角度考慮，傳統(tǒng)的發(fā)射機(jī)功率規(guī)格固定不變，用戶可實(shí)現(xiàn)的功能單一，實(shí)用靈活性較差，為適應(yīng)不同的需求必須要購(gòu)置多臺(tái)發(fā)射機(jī)，成本較高。類似的，用于激發(fā)極化法測(cè)量的發(fā)射機(jī)也存在上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種多功能發(fā)射機(jī)，運(yùn)輸較方便，能夠適應(yīng)野外作業(yè)的復(fù)雜環(huán)境。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，有物理上相互分離的多個(gè)功能模塊構(gòu)成，所述多個(gè)功能模塊包括電源疊加模塊，變頻調(diào)壓模塊，至少兩個(gè)整流模塊，發(fā)射輸出模塊，控制模塊；其中，所述電源疊加模塊，與多個(gè)外部電源連接，用于將多個(gè)外部電源的交流電同相并將電源輸入功率疊加，獲得具有第一電壓和第一頻率的交流電；變頻調(diào)壓模塊，用于調(diào)整第一電壓和第一頻率，獲得具有第二電壓和第二頻率的交流電；至少兩個(gè)整流模塊，用于將變頻調(diào)壓后的交流轉(zhuǎn)換為直流；
發(fā)射輸出模塊，其輸出端與發(fā)射天線連接，用于將所述至少兩個(gè)整流模塊的串并聯(lián)，并調(diào)整輸出的波形和頻率；控制模塊，用于控制發(fā)射信號(hào)波形、時(shí)鐘和頻率。所述電源疊加模塊、變頻調(diào)壓模塊、控制模塊、發(fā)射輸出模塊和各個(gè)整流模塊均分別設(shè)置于獨(dú)立的便攜式機(jī)箱中，各個(gè)機(jī)箱面板上設(shè)有連接線接口，通過(guò)連接線將上述各個(gè)功能模塊連接。所述變頻調(diào)壓模塊包括整流電路、濾波電路和高頻逆變電路，所述整流電路的輸出端連接濾波電路的輸入端，所述濾波電路的輸出端連接高頻逆變電路的輸入端。所述整流模塊包括高頻變壓電路和高頻整流濾波電路，所述高頻變壓電路的輸出端連接高頻整流濾波電路的輸入端。所述發(fā)射輸出模塊包括串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、移相驅(qū)動(dòng)電路、H橋極性轉(zhuǎn)換電路和H橋驅(qū)動(dòng)電路；其中，所述串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)用于根據(jù)不同負(fù)載對(duì)不同電壓等級(jí)的要求，將至少兩個(gè)整流模塊的直流進(jìn)行串并聯(lián)后輸出；H橋極性轉(zhuǎn)換電路用于進(jìn)行單、雙極性控制和波形及頻率控制；
所述H橋驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)H橋極性轉(zhuǎn)換電路；所述移相驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)高頻逆變電路。所述串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)面板上的三個(gè)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)的不同組合方式實(shí)現(xiàn)。所述的多功能發(fā)射機(jī)還包括保護(hù)模塊，與所述控制模塊連接，用于對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行過(guò)流、過(guò)熱或負(fù)載短路保護(hù)。所述的多功能發(fā)射機(jī)還包括GPS天線和GPS接收模塊，用于獲取測(cè)量的時(shí)間和位
置信息。所述的多功能發(fā)射機(jī)還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，與控制模塊連接，用于接收并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)來(lái)自GPS的時(shí)間信息及來(lái)自控制模塊的設(shè)備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。所述控制模塊還設(shè)置有CAN通信接口，用于實(shí)現(xiàn)控制模塊與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)多功能發(fā)射機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中，裝有各個(gè)模塊的機(jī)箱分別獨(dú)立運(yùn)輸，到達(dá)測(cè)量地點(diǎn)時(shí)再按照發(fā)射功率的要求進(jìn)行組合，例如發(fā)射功率為IOkw時(shí)，將一臺(tái)IOkw的發(fā)電機(jī)或兩臺(tái) 5kw的發(fā)電機(jī)與電源疊加模塊連接，經(jīng)過(guò)電源疊加模塊同步相位后，獲得具有第一電壓和第一頻率的交流電，然后經(jīng)過(guò)變頻調(diào)壓模塊的調(diào)整，獲得具有第二電壓和第二頻率的交流電， 而至少兩組整流模塊將變頻調(diào)壓后的交流轉(zhuǎn)換為直流，并由發(fā)射輸出模塊串并聯(lián)后調(diào)整輸出的波形和頻率，最后輸出到電偶極，整個(gè)工作過(guò)程由控制模塊控制發(fā)射信號(hào)波形、時(shí)鐘和頻率。整流模塊的數(shù)量和串并聯(lián)關(guān)系可以根據(jù)需要靈活選擇，例如，需要更大的發(fā)射功率(例如20kw 50kw)時(shí)，可以相應(yīng)增加整流模塊的數(shù)量并調(diào)整串并聯(lián)關(guān)系，不需要更換現(xiàn)有的其他模塊，大大節(jié)省了成本，相對(duì)于傳統(tǒng)的發(fā)射機(jī)，不需要再匹配大功率的發(fā)電機(jī)， 而只要攜帶較輕巧的小功率發(fā)電機(jī)，發(fā)射機(jī)本身也分成多個(gè)功能模塊，體積和重量均明顯減小，便于地球物理勘探的野外作業(yè)。由此可見(jiàn)，本實(shí)施例中的多功能發(fā)射機(jī)具有測(cè)量功能多、運(yùn)輸方便、可擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于CSAMT法來(lái)說(shuō)，大功率的測(cè)量由多個(gè)小功率模塊組合而成，根據(jù)需求既可以測(cè)量大面積大深度，也兼顧小面積小深度；設(shè)備擴(kuò)展性很強(qiáng)，例如20kw的發(fā)射機(jī)，未來(lái)可以通過(guò)整流模塊疊加的方式增加到50kw，有利于降低設(shè)備一次投入的成本。


通過(guò)附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為實(shí)施例一中多功能發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例一中多功能發(fā)射機(jī)電氣結(jié)構(gòu)框圖；圖3為圖2的電氣原理圖；圖4為實(shí)施例一中H橋驅(qū)動(dòng)電路的電氣原理圖；圖5為實(shí)施例二多功能發(fā)射機(jī)的電氣結(jié)構(gòu)框圖；圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例在多功能發(fā)射機(jī)的電氣結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。為突出本發(fā)明的特點(diǎn)，附圖中沒(méi)有給出與本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)必然直接相關(guān)的部分?？煽卦匆纛l大地電磁探測(cè)法(Controlled Source Audio-frequencyMagnetotellurics, CSAMT)最早是力口拿大多倫多大學(xué)的 D. W. Strangway 教授和他的研究生Myron Goldtein于1971年提出的。針對(duì)大地電磁法場(chǎng)源的隨機(jī)性和信號(hào)微弱，以致觀測(cè)十分困難這一狀況，他們提出了一種改變方案——采用可以控制的人工場(chǎng)源，故稱可控源；又因使用的是音頻段頻率，所以把它稱作可控源音頻大地電磁法。他們于1975年從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面奠定了可控源音頻大地電磁法的基礎(chǔ)。自70年代中期起， CSAMT法得到實(shí)際應(yīng)用，一些公司相繼生產(chǎn)用于CSAMT測(cè)量的儀器和應(yīng)用軟件。特別是自80 年代以來(lái)，方法理論和儀器都得到了很大發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也擴(kuò)展到普查、勘探石油、天然氣、 地?zé)帷⒔饘俚V產(chǎn)、水文、環(huán)境等各個(gè)方面，從而成為受人重視的一種地球物理方法。CSAMT法用發(fā)射機(jī)通過(guò)接地電偶極向地下供交變電流，在地下造成交變電磁場(chǎng)。電流的頻率可在一定范圍內(nèi)按需要改變，例如從2-3Hz-2-12Hz按2進(jìn)制遞變。在接地十分困難的地方可以用不接地的回線作垂直磁偶極子來(lái)發(fā)送電磁場(chǎng)。當(dāng)前，用于CSAMT法地球物理測(cè)量的發(fā)射機(jī)發(fā)射功率相對(duì)固定，根據(jù)不同的發(fā)射功率規(guī)格需要匹配相應(yīng)功率的發(fā)電機(jī)，不僅功能單一，而且地球物理勘探多是野外作業(yè)，工作環(huán)境復(fù)雜，攜帶多種規(guī)格的發(fā)射機(jī)運(yùn)輸非常不方便?；诖?，本發(fā)明從成本組合、功能組合以及機(jī)械組合的角度出發(fā)，提出了一種多功能發(fā)射機(jī)，將傳統(tǒng)的發(fā)射機(jī)從物理上分為多個(gè)功能模塊，所述多個(gè)功能模塊能夠根據(jù)實(shí)際測(cè)量的需要進(jìn)行組合，以實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格的發(fā)射功率，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，一臺(tái)發(fā)射機(jī)可以滿足多種規(guī)格測(cè)量并可以進(jìn)行功能擴(kuò)展，大大節(jié)省了成本，而且，多個(gè)功能模塊在物理上分開，可以分別由小型運(yùn)輸工具或人力運(yùn)輸，到測(cè)量地點(diǎn)再進(jìn)行組合，能夠適應(yīng)山區(qū)等復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，具有很好的便攜性。以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明所述多功能發(fā)射機(jī)的具體實(shí)施例。實(shí)施例一圖1為本實(shí)施例多功能發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述多功能發(fā)射機(jī)包括物理上相互分離的多個(gè)功能模塊構(gòu)成，如圖所示，所述多個(gè)功能模塊包括電源疊加模塊11，變頻調(diào)壓模塊12，至少兩個(gè)整流模塊13，發(fā)射輸出模塊14，控制模塊15 ；其中，所述電源疊加模塊11，與多個(gè)外部電源(圖中未示出)連接，用于將多個(gè)外部電源的交流電同相并將電源輸入功率疊加，獲得具有第一電壓和第一頻率的交流電；變頻調(diào)壓模塊12，用于調(diào)整第一電壓和第一頻率，獲得具有第二電壓和第二頻率的交流電；至少兩個(gè)整流模塊13，用于將變頻調(diào)壓后的交流轉(zhuǎn)換為直流；發(fā)射輸出模塊14，其輸出端與發(fā)射天線連接，用于將所述至少兩個(gè)整流模塊13的串并聯(lián)，并調(diào)整輸出的波形和頻率；控制模塊15，用于控制發(fā)射信號(hào)波形、時(shí)鐘和頻率。如圖所示，上述電源疊加模塊11、變頻調(diào)壓模塊12、控制模塊15、發(fā)射輸出模塊14 和各個(gè)整流模塊13均分別設(shè)置于獨(dú)立的便攜式機(jī)箱中，各個(gè)機(jī)箱面板上設(shè)有連接線接口 16，通過(guò)連接線17將上述各個(gè)功能模塊連接。為方便現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)，本實(shí)施例中每一機(jī)箱重量小于60kg。圖2為本實(shí)施例中多功能發(fā)射機(jī)電氣結(jié)構(gòu)框圖，圖3為圖2的電氣原理圖。需要特別說(shuō)明的是，為清楚的說(shuō)明多功能發(fā)射機(jī)的原理，圖2、3中將各個(gè)功能模塊作為一個(gè)整體示出，實(shí)際上，各種電路結(jié)構(gòu)分別處于不同的便攜式機(jī)箱內(nèi)。如圖2所示，變頻調(diào)壓模塊12包括整流電路121、濾波電路122和高頻逆變電路 123，所述整流電路121的輸出端連接濾波電路122的輸入端，所述濾波電路122的輸出端連接高頻逆變電路123的輸入端。所述整流模塊13包括高頻變壓電路131和高頻整流濾波電路132，所述高頻變壓電路131的輸出端連接高頻整流濾波電路132的輸入端。所述發(fā)射輸出模塊14包括串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)141、移相驅(qū)動(dòng)電路142、H橋極性轉(zhuǎn)換電路143和H橋驅(qū)動(dòng)電路144 ；其中，所述串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)141用于根據(jù)不同負(fù)載對(duì)不同電壓等級(jí)的要求，將至少兩個(gè)整流模塊13的直流進(jìn)行串并聯(lián)后輸出；H橋極性轉(zhuǎn)換電路143與外部電偶極連接，用于進(jìn)行單、雙極性控制和波形及頻率控制；所述H橋驅(qū)動(dòng)電路144用于驅(qū)動(dòng) H橋極性轉(zhuǎn)換電路143 ；所述移相驅(qū)動(dòng)電路142用于驅(qū)動(dòng)高頻逆變電路123。所述串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)141通過(guò)便攜式機(jī)箱面板上的三個(gè)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)(圖中未示出)的不同組合方式實(shí)現(xiàn)。上述多功能發(fā)射機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中，裝有各個(gè)模塊的機(jī)箱分別獨(dú)立運(yùn)輸，到達(dá)測(cè)量地點(diǎn)時(shí)再按照發(fā)射功率的要求進(jìn)行組合，例如發(fā)射功率為IOkw時(shí)，將一臺(tái)IOkw的發(fā)電機(jī)或兩臺(tái)5kw的發(fā)電機(jī)與電源疊加模塊11連接，經(jīng)過(guò)電源疊加模塊11同步相位后，獲得具有第一電壓和第一頻率的交流電，然后經(jīng)過(guò)變頻調(diào)壓模塊12的調(diào)整，獲得具有第二電壓和第二頻率的交流電，而4組整流模塊13將變頻調(diào)壓后的交流轉(zhuǎn)換為直流，并由發(fā)射輸出模塊14 串并聯(lián)后調(diào)整輸出的波形和頻率，最后輸出到電偶極，整個(gè)工作過(guò)程由控制模塊15控制發(fā)射信號(hào)波形、時(shí)鐘和頻率。整流模塊13的數(shù)量和串并聯(lián)關(guān)系可以根據(jù)需要靈活選擇，例如，需要20kw 50kw 的發(fā)射功率時(shí)，可以相應(yīng)增加整流模塊13的數(shù)量并調(diào)整串并聯(lián)關(guān)系，不需要更換現(xiàn)有的其他模塊，大大節(jié)省了成本，相對(duì)于傳統(tǒng)的發(fā)射機(jī)，不需要再匹配大功率的發(fā)電機(jī)，而只要攜帶較輕巧的小功率發(fā)電機(jī)，發(fā)射機(jī)本身也分成多個(gè)功能模塊，體積和重量均明顯減小，便于地球物理勘探的野外作業(yè)。由此可見(jiàn)，本實(shí)施例中的多功能發(fā)射機(jī)具有測(cè)量功能多、運(yùn)輸方便、可擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低的優(yōu)勢(shì)。下面以三相AC380V供電為例具體說(shuō)明各個(gè)電路的結(jié)構(gòu)和功能。對(duì)于高頻逆變電路123的主電路，母線電壓的脈動(dòng)值為最低輸入交流電壓峰值的 20% 25%。線電壓有效值342V 418V ；線電壓峰值483. 6V 591. IV ；整流濾波后直流電壓的最大脈動(dòng)值=Vpp = 96. 7V 120. 9V ；整流濾波后的直流電壓Vin = 386. 9V 483. 6V。濾波電路122中濾波電容的容量按母線電壓允許最大脈動(dòng)值選取。輸入功率Pin =Pout/ η = 10/0. 9 = 11. Ikff ；每個(gè)周期中電容所提供的能量約為Win = Pin/f = 222J ； 則濾波電容Cin = Win/(591. 12-483. 62) = 1922uF。由于最高母線電壓為591. IV，則選擇 400V耐壓等級(jí)的電容2個(gè)串聯(lián)，即選取2個(gè)4700uF/400V的電容串聯(lián)，總?cè)萘繛?350uF。高頻逆變電路123的主電路中包括高頻隔離變壓器，為了減小高頻隔離變壓器體積、重量，應(yīng)當(dāng)提高高頻逆變電路的開關(guān)頻率，但過(guò)高的開關(guān)頻率會(huì)導(dǎo)致功率開關(guān)損耗增加，影響電路工作可靠性。為有效解決這一矛盾，本發(fā)明實(shí)施例中的高頻逆變電路的主電路拓?fù)洳捎靡葡嗳珮蜍涢_關(guān)變換器。綜合各種因素，選取IGBT開關(guān)頻率為20kHz。移相全橋變換器可實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)、零電壓零電流開關(guān)和零電流開關(guān)三種軟開關(guān)方式。高頻逆變電路123還包括功率開關(guān)器件、電壓尖峰吸收電路、充放電電路和諧振電感、諧振電容。其中，功率開關(guān)器件采用IGBT，由于最高母線電壓418V，則選取600V電壓等級(jí)的IGBT ；電壓尖峰吸收電路靠近IGBT布置；充放電電路用于減小加電時(shí)電容充電對(duì)電路造成的電流沖擊，在整流橋輸出端加充電電阻，當(dāng)充電完成后用可控硅將充電電阻“短接”，為迅速瀉放關(guān)機(jī)時(shí)輸入濾波電容上儲(chǔ)存的能量，利用主接觸器上的常閉輔助觸頭和放電電阻進(jìn)行放電。諧振電感和諧振電容用于幫助實(shí)現(xiàn)滯后橋臂的零電壓開關(guān)，為開關(guān)管的零電壓開關(guān)提供足夠的能量。為避免由于加在高頻隔離變壓器上的方波中出現(xiàn)直流分量導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)偏磁飽和，在高頻隔離變壓器原邊還設(shè)置有隔直電容。H橋極性轉(zhuǎn)換電路143母線最高電壓為2000V，采用應(yīng)3300V的IGBT。高頻逆變電路123采用移相控制方式。移相全橋軟開關(guān)電源既可以工作在恒電流模式運(yùn)行，也可按恒電壓模式運(yùn)行，但考慮頻率較高時(shí)按電流模式運(yùn)行將無(wú)法保證電流的跟蹤性。為有效解決這一矛盾，采用在IOOHz以下按恒電流模式運(yùn)行、IOOHz以上按恒電壓模式運(yùn)行的方式。移相驅(qū)動(dòng)電路142共產(chǎn)生4路頻率為20kHz的方波信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)移相驅(qū)動(dòng)電路142加在4只脈沖變壓器的原邊，通過(guò)脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)4只IGBT。H橋極性轉(zhuǎn)換電路143由H橋驅(qū)動(dòng)電路144控制，采用雙極性控制模式，當(dāng)頻率較高，IGBT開關(guān)速度受影響時(shí)，可改用單極倍頻控制模式。H橋驅(qū)動(dòng)電路144的電氣原理圖如圖4所示，包括IGBT驅(qū)動(dòng)模塊及其外圍電路構(gòu)成，圖4中僅示意一個(gè)單元，該驅(qū)動(dòng)電路共有四個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)電路單元，分別驅(qū)動(dòng)H橋臂上的四個(gè)IGBT模塊(圖中未示出)。本實(shí)施例中的多功能發(fā)射機(jī)還包括輔助電源，控制、檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)電路需要多路隔離的輔助電源，根據(jù)需要，采用輔助電源板，輔助電源板采用反激式多路開關(guān)電源，每塊電源板共有6路輸出。本實(shí)施例中的多功能發(fā)射機(jī)共有4組整流模塊13，輸出均為500V/10A，這四組整流模塊13串并聯(lián)后可以實(shí)現(xiàn)不同的發(fā)射功率。根據(jù)負(fù)載(電偶極)需要，多功能發(fā)射機(jī)共設(shè)以下工作區(qū)0 500V工作區(qū)，最大輸出電流30A ；由4路500V/10A的整流模塊全并聯(lián)實(shí)現(xiàn)；500 1000V工作區(qū)，最大輸出電流20A ；由4路500V/10A的整流模塊2串2并實(shí)現(xiàn)；1000 2000V工作區(qū)，最大輸出電流IOA ；由4路500V/10A的整流模塊全串聯(lián)實(shí)現(xiàn)。整流模塊13中包括高頻變壓電路131和高頻整流濾波電路132，其中高頻變壓電路131的變壓器原副邊變比K為0. 664。高頻整流濾波電路132包括快恢復(fù)二極管構(gòu)成的整流橋、濾波電感、濾波電容等，其中的輸出濾波電感的電流保證連續(xù)，則電感Lf為2mH;輸出濾波電容的容量與對(duì)輸出電壓峰峰值的要求有關(guān)，采用35 μ F/400V電容2個(gè)串聯(lián)，電容值 Cf 為 10 μ F。串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)141通過(guò)機(jī)箱面板上的三個(gè)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)的不同組合方式實(shí)現(xiàn)，下表是不同輸出電壓要求時(shí)三個(gè)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置。萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)S1、S2、S3均有“Α”、“Β”2 個(gè)位置。表1萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出電壓位置對(duì)應(yīng)表
權(quán)利要求
1.一種多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，由物理上相互分離的多個(gè)功能模塊構(gòu)成，所述多個(gè)功能模塊包括電源疊加模塊，變頻調(diào)壓模塊，至少兩個(gè)整流模塊，發(fā)射輸出模塊，控制模塊；其中，所述電源疊加模塊，與多個(gè)外部電源連接，用于將多個(gè)外部電源的交流電同相并將電源輸入功率疊加，獲得具有第一電壓和第一頻率的交流電；變頻調(diào)壓模塊，用于調(diào)整第一電壓和第一頻率，獲得具有第二電壓和第二頻率的交流電；至少兩個(gè)整流模塊，用于將變頻調(diào)壓后的交流轉(zhuǎn)換為直流；發(fā)射輸出模塊，其輸出端與發(fā)射天線連接，用于將所述至少兩個(gè)整流模塊的串并聯(lián)，并調(diào)整輸出的波形和頻率；控制模塊，用于控制發(fā)射信號(hào)波形、時(shí)鐘和頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述電源疊加模塊、變頻調(diào)壓模塊、控制模塊、發(fā)射輸出模塊和各個(gè)整流模塊均分別設(shè)置于獨(dú)立的便攜式機(jī)箱中，各個(gè)機(jī)箱面板上設(shè)有連接線接口，通過(guò)連接線將上述各個(gè)功能模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述變頻調(diào)壓模塊包括整流電路、濾波電路和高頻逆變電路，所述整流電路的輸出端連接濾波電路的輸入端，所述濾波電路的輸出端連接高頻逆變電路的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述整流模塊包括高頻變壓電路和高頻整流濾波電路，所述高頻變壓電路的輸出端連接高頻整流濾波電路的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述發(fā)射輸出模塊包括串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、移相驅(qū)動(dòng)電路、H橋極性轉(zhuǎn)換電路和H橋驅(qū)動(dòng)電路；其中，所述串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)用于根據(jù)不同負(fù)載對(duì)不同電壓等級(jí)的要求，將至少兩個(gè)整流模塊的直流進(jìn)行串并聯(lián)后輸出；H橋極性轉(zhuǎn)換電路用于進(jìn)行單、雙極性控制和波形及頻率控制；所述H橋驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)H橋極性轉(zhuǎn)換電路；所述移相驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)高頻逆變電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)面板上的三個(gè)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)的不同組合方式實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，還包括保護(hù)模塊，與所述控制模塊連接，用于對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行過(guò)流、過(guò)熱或負(fù)載短路保護(hù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，還包括GPS天線和GPS接收模塊，用于獲取測(cè)量的時(shí)間和位置信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，與控制模塊連接，用于接收并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)來(lái)自GPS的時(shí)間信息及來(lái)自控制模塊的設(shè)備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多功能發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述控制模塊還設(shè)置有CAN通信接口，用于實(shí)現(xiàn)控制模塊與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多功能發(fā)射機(jī)，由物理上相互分離的多個(gè)功能模塊構(gòu)成，包括電源疊加模塊，變頻調(diào)壓模塊，至少兩個(gè)整流模塊，發(fā)射輸出模塊，控制模塊；其中電源疊加模塊與多個(gè)外部電源連接，用于將多個(gè)外部電源的交流電同相并將電源輸入功率疊加，獲得具有第一電壓和第一頻率的交流電；變頻調(diào)壓模塊用于調(diào)整第一電壓和第一頻率，獲得具有第二電壓和第二頻率的交流電；至少兩個(gè)整流模塊，用于將變頻調(diào)壓后的交流轉(zhuǎn)換為直流；發(fā)射輸出模塊，其輸出端與發(fā)射天線連接用于將至少兩個(gè)整流模塊的串并聯(lián)，并調(diào)整輸出的波形和頻率；控制模塊用于控制發(fā)射信號(hào)波形、時(shí)鐘和頻率。本發(fā)明中的多功能發(fā)射機(jī)具有測(cè)量功能多、運(yùn)輸方便、可擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)G01V3/12GK102176062SQ20111004479
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者張小華, 張輝, 方勵(lì), 汪東平 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一O研究所, 北京南風(fēng)科創(chuàng)應(yīng)用技術(shù)有限公司