本發(fā)明涉及一種激電法勘探儀器，具體涉及一種基于移相控制的大功率發(fā)送機。
背景技術：
：電法勘探是根據(jù)地殼中各類巖石或礦體的電磁學性質(如導電性、導磁性、介電性)和電化學特性的差異，通過對人工或天然的電場或電磁場的空間和時間分布規(guī)律，來尋找不同類型有用礦床、查明地質構造及解決地質問題的一種地球物理勘探方法，常用的電法勘探方法按電磁場時間特性分類，可分為直流電法、交流電法和瞬變場法。發(fā)送機通過供電電極向地下或標本內(nèi)供入穩(wěn)定電流，以建立穩(wěn)定的人工電場，接收機通過測量電極測量該電場的變化規(guī)律來求取地下巖層的視電阻率，繪制視電阻率曲線或剖面圖，從而了解巖層的構造和空間特性。隨著國家科學技術的發(fā)展，我國物探行業(yè)由淺部勘探逐步邁向深部勘探，根據(jù)電法勘探原理，要實現(xiàn)深部資源勘探需較大的發(fā)送極距，發(fā)送極距一旦變大，只能提高發(fā)送機的發(fā)送功率，才能保證接收機測量到穩(wěn)定信號，正確反映出地質體的物性。目前市場上激電儀發(fā)送機也正朝著高電壓、大電流、大功率的方向發(fā)展，但都面臨一個使用瓶頸，即在低阻地區(qū)和感抗較大的高阻地區(qū)不能發(fā)送大電流和高電壓，因大地存在感抗當發(fā)送信號發(fā)生突變時必然會產(chǎn)生感應電動勢，從而產(chǎn)生尖峰電壓，導致發(fā)送機過壓報警，甚至可能燒壞發(fā)送機的逆變模塊，最終無法進行工作。由此導致發(fā)送機不能完成深部勘探工作，使發(fā)送機的使用范圍受地域限制。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的是提供一種基于移相控制的大功率發(fā)送機，旨在解決現(xiàn)有的大功率發(fā)送機在發(fā)送大電流和高電壓時容易過壓報警或燒壞的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種基于移相控制的大功率發(fā)送機，包括：直流電源，用于提供大功率輸入電流；CPLD，用于產(chǎn)生驅動波形；MCU，用于移相控制所述CPLD產(chǎn)生具有設定死區(qū)時間的驅動波形；電平轉換模塊，用于提升所述驅動波形的電平；隔離驅動模塊，用于將放大后的驅動波形進行電磁隔離；IGBT逆變模塊，用于將輸入電流直流信號逆變成交流信號輸出；兩供電電極，設于所述交流信號輸出端，連接大地，大地產(chǎn)生的感應電動勢能夠通過所述供電電極進入所述IGBT逆變模塊內(nèi)造成過電壓；過流過壓保護模塊，用于檢測所述IGBT逆變模塊的電流和電壓，以及關斷所述IGBT逆變模塊；一吸收電容，并聯(lián)在所述直流電源兩端；RC吸收模塊，用于吸收所述過電壓。優(yōu)選地，所述電平轉換模塊包括第一電平轉換模塊和第二電平轉換模塊；所述隔離驅動模塊包括第一隔離驅動模塊和第二隔離驅動模塊；所述過流過壓保護模塊包括第一過流過壓保護模塊和第二過流過壓保護模塊；所述IGBT逆變模塊包括第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管，所述第一開關管和第二開關管串聯(lián)后并聯(lián)在所述直流電源兩端，且所述第一開關管和第二開關管的柵極連接所述第一過流過壓保護模塊，所述第三開關管和第四開關管串聯(lián)后并聯(lián)在所述直流電源兩端，且所述第三開關管和第四開關管的柵極連接所述第二過流過壓保護模塊。優(yōu)選地，所述CPLD產(chǎn)生兩組驅動波形，每一組的兩個驅動波形為180°互補方波，第一所述驅動波形依次通過所述第一電平轉換模塊、第一隔離驅動模塊、第一過流過壓保護模塊分別傳輸至所述第一開關管和第二開關管，第二組所述驅動波形依次通過所述第二電平轉換模塊、第二隔離驅動模塊、第二過流過壓保護模塊分別傳輸至第三開關管和第四開關管。優(yōu)選地，所述RC吸收模塊包括第一RC吸收模塊、第二RC吸收模塊、第三RC吸收模塊和第四RC吸收模塊，所述第一RC吸收模塊與第一開關管并聯(lián)，所述第二RC吸收模塊與第二開關管并聯(lián)，所述第三RC吸收模塊與所述第三開關管并聯(lián)，所述第四RC吸收模塊與所述第四開關管并聯(lián)。優(yōu)選地，所述RC吸收模塊包括串聯(lián)的一吸收電容和一限流電阻。優(yōu)選地，所述過流過壓保護模塊包括電壓傳感器和電流傳感器，用以檢測通過所述IGBT逆變模塊的電壓和電流，所述過流過壓保護模塊還檢測所述IGBT逆變模塊的最大工作電壓和最大工作電流，當通過所述IGBT逆變模塊的電壓超過所述IGBT逆變模塊的最大工作電壓時，或通過所述IGBT逆變模塊的電流超過所述IGBT逆變模塊的最大工作電流時，所述過流過壓保護模塊控制所述CPLD產(chǎn)生的驅動波形變成低電平將所述IGBT逆變模塊關斷。優(yōu)選地，所述MCU采用STM32單片機。本發(fā)明技術方案中，所述MCU通過移相控制CPLD產(chǎn)生的驅動波形，通過設置死區(qū)時間使所述IGBT模塊在由導通向關斷或由關斷向導通發(fā)生突變時，提供更多的時間泄放尖峰電壓產(chǎn)生的大電流，從而降低尖峰電壓的幅值，也降低該尖峰電壓值對直流電源的沖擊，確保了IGBT逆變模塊工作安全，使與發(fā)送機配合使用的接收機采集到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，提高觀測速度。相比于傳統(tǒng)的發(fā)送機是簡單的通過阻容來吸收尖峰電壓，吸收效果差，且電阻發(fā)熱嚴重，功率要求高，電容電壓等級要求高，容易擊穿電容，本發(fā)明提出的基于移相控制的大功率發(fā)送機確保了IGBT逆變模塊工作安全，并且由于采用了移相控制技術使發(fā)送機能夠發(fā)送大功率信號，相比于傳統(tǒng)的發(fā)送機為了吸收能量需要大電容電感，本發(fā)明減小了發(fā)送機的體積和重量，使發(fā)送機攜帶方便，解決了傳統(tǒng)大功率發(fā)送機不能在感抗較大地區(qū)使用的瓶頸，解決了儀器笨重不方便野外施工、設計成本高、可靠性較低等缺點，極大地促進了深部礦產(chǎn)資源的勘探。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明一實施例提出的基于移相控制的大功率發(fā)送機的結構框圖。圖2為圖1提出的基于移相控制的大功率發(fā)送機的移相控制驅動波形圖。本發(fā)明的附圖標號說明：標號名稱標號名稱1MCU8第二過流過壓保護模塊2CPLD9IGBT逆變模塊3第一電平轉換模塊10RC吸收模塊4第二電平轉換模塊Q1第一開關管5第一隔離驅動模塊Q2第二開關管6第一過流過壓保護模塊Q3第三開關管7第二隔離驅動模塊Q4第四開關管C5吸收電容具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。本發(fā)明提出一種基于移相控制的大功率發(fā)送機。圖1為本發(fā)明一實施例提出的基于移相控制的大功率發(fā)送機的結構框圖。圖2為本發(fā)明一實施例提出的基于移相控制的大功率發(fā)送機的移相控制驅動波形圖。請參閱圖1至圖2，基于移相控制的大功率發(fā)送機包括：直流電源(+，-)，用于提供大功率輸入電流；CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，復雜可編程邏輯器件)用于產(chǎn)生驅動波形；MCU(MicroControllerUnit，微控制單元)，用于移相控制所述CPLD產(chǎn)生具有設定死區(qū)時間的驅動波形；電平轉換模塊，用于提升所述驅動波形；隔離驅動模塊，用于將放大后的驅動波形進行電磁隔離；IGBT逆變模塊9，用于將輸入電流直流信號逆變成交流信號輸出；兩供電電極(A，B)，設于所述交流信號輸出端，連接大地，大地產(chǎn)生的感應電動勢能夠通過所述供電電極進入所述IGBT逆變模塊9內(nèi)造成過電壓；過流過壓保護模塊，用于檢測所述IGBT逆變模塊的電流和電壓，以及關斷所述IGBT逆變模塊；一吸收電容C5，并聯(lián)在所述直流電源兩端；RC吸收模塊，用于吸收所述過電壓。當進行電法勘探時，所述MCU發(fā)送指令，所述CPLD接收指令，并設置死區(qū)時間t1、t2、t3，對產(chǎn)生的驅動波形進行移相控制，發(fā)送驅動波形，該驅動波形高電平或低電平分別開啟IGBT逆變模塊或關斷IGBT逆變模塊，電平轉換模塊將驅動波形電平抬升，用來控制隔離驅動模塊對高電平和低電平進行電磁隔離，確保MCU和CPLD不受電磁干擾，所述過流過壓保護模塊將驅動信號送往IGBT逆變模塊，驅動IGBT逆變模塊對波形進行逆變，產(chǎn)生穩(wěn)定的交流電通過所述供電電極供入大地。由于大地存在很大感抗，當供電電極A、B接入大地進行供電時，感應電動勢會造成過電壓，當IGBT逆變模塊關斷時該過電壓產(chǎn)生很大的電流流回整個電路中，沖擊直流電源，使其產(chǎn)生尖峰電壓，危害整個電路。所述MCU通過移相控制CPLD產(chǎn)生的驅動波形，通過設置死區(qū)時間使所述IGBT模塊在由導通向關斷或由關斷向導通發(fā)生突變時，提供更多的時間泄放尖峰電壓產(chǎn)生的大電流，從而降低尖峰電壓的幅值，也降低該尖峰電壓值對直流電源的沖擊，確保了IGBT逆變模塊工作安全，使與發(fā)送機配合使用的接收機采集到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，提高觀測速度。相比于傳統(tǒng)的發(fā)送機是簡單的通過阻容來吸收尖峰電壓，吸收效果差，且電阻發(fā)熱嚴重，功率要求高，電容電壓等級要求高，容易擊穿電容，本發(fā)明提出的基于移相控制的大功率發(fā)送機確保了IGBT逆變模塊工作安全，并且由于采用了移相控制技術使發(fā)送機能夠發(fā)送大功率信號，相比于傳統(tǒng)的發(fā)送機為了吸收能量需要大電容電感，本發(fā)明減小了發(fā)送機的體積和重量，使發(fā)送機攜帶方便，解決了傳統(tǒng)大功率發(fā)送機不能在感抗較大地區(qū)使用的瓶頸，解決了儀器笨重不方便野外施工、設計成本高、可靠性較低等缺點，極大地促進了深部礦產(chǎn)資源的勘探。進一步地，所述電平轉換模塊包括第一電平轉換模塊3和第二電平轉換模塊4；所述隔離驅動模塊包括第一隔離驅動模塊5和第二隔離驅動模塊7；所述過流過壓保護模塊包括第一過流過壓保護模塊6和第二過流過壓保護模塊8；所述IGBT逆變模塊包括第一開關管Q1、第二開關管Q2、第三開關管Q3和第四開關管Q4，所述第一開關管Q1和第二開關管Q2串聯(lián)后并聯(lián)在所述直流電源兩端，且所述第一開關管Q1和第二開關管Q2的柵極連接所述第一過流過壓保護模塊，所述第三開關管Q3和第四開關管Q4串聯(lián)后并聯(lián)在所述直流電源兩端，且所述第三開關管Q3和第四開關管Q4的柵極連接所述第二過流過壓保護模塊。所述IGBT逆變模塊9在高電平時開啟，在低電平時關斷。進一步地，所述CPLD產(chǎn)生兩組驅動波形，每一組的兩個驅動波形為180°互補方波，第一組所述驅動波形G1、G2依次通過所述第一電平轉換模塊、第一隔離驅動模塊、第一過流過壓保護模塊分別傳輸至所述第一開關管Q1和第二開關管Q2，第二組所述驅動波形G3、G4依次通過所述第二電平轉換模塊、第二隔離驅動模塊、第二過流過壓保護模塊分別傳輸至第三開關管Q3和第四開關管Q4。參照圖2，當所述兩組驅動波形是G-1、G-3、G-2、G-4驅動波形時，所述IGBT逆變模塊9內(nèi)的電流有四種流向：(1)第一開關管Q1和第三開關管Q3導通、第二開關管Q2和第四開關管Q4關斷，所述IGBT模塊正向導通，電流由供電電極A流向B；(2)第一開關管Q1和第三開關管Q3關斷、第二開關管Q2和第四開關管Q4導通，所述IGBT模塊反向導通，電流由供電電極B流向A。采用移相控制技術后，t1和t3不等于零，使第一開關管Q1和第三開關管Q3不同時關斷或導通，使第二開關管Q2和第四開關管Q4不同時關斷或導通，當供電電極A、B進入過電壓產(chǎn)生尖峰電壓時，保護IGBT模塊不被擊穿。進一步地，所述RC吸收模塊包括第一RC吸收模塊、第二RC吸收模塊、第三RC吸收模塊和第四RC吸收模塊，所述第一RC吸收模塊與第一開關管Q1并聯(lián)，所述第二RC吸收模塊與第二開關管Q2并聯(lián)，所述第三RC吸收模塊與所述第三開關管Q3并聯(lián)，所述第四RC吸收模塊與所述第四開關管Q4并聯(lián)。進一步地，所述RC吸收模塊包括串聯(lián)的一吸收電容和一限流電阻(C1R1、C2R2、C3R3、C4R4)。所述吸收電容和限流電阻組成阻容吸收電路，對IGBT逆變模塊9的開通和關斷起保護作用。進一步地，所述過流過壓保護模塊包括電壓傳感器，用以檢測所述過電壓的值，所述過流過壓保護模塊還檢測所述IGBT逆變模塊9的最大工作電壓值，當所述過電壓的值超過所述IGBT逆變模塊的最大工作電壓值時，所述過流過壓保護模塊控制所述CPLD產(chǎn)生的驅動波形變成低電平將所述IGBT逆變模塊9關斷。具體地，所述MCU采用STM32單片機。STM32芯片具有低功耗、大集成度的優(yōu)點。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的
技術領域：
均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3