论文部分内容阅读
电磁法探测技术是地球物理勘探技术中常用的一类，其中电磁发射机作为电磁信号发射的装备，主要功能是对电能进行转换，将输入的工频正弦交流电进行AC-DC-AC-DC-AC变换，从而获得输出频率可控的交流方波信号，并输入大地。接收机通过接收并解析发射机发射通过矿层发射回来的信号来反衍出地下矿层信息。电磁探测系统探测的深度与发射机向大地发射的交流方波能量强度成正比关系。本文根据实际需求设计一款高输出功率、稳定性强、精度高并且野外操作便捷的电磁勘探设备，具体工作如下: 首先，主功率电路是大功率电磁发射机的主体部分，主功率拓扑结构的选择是设计电磁发射机的第一步，拓扑结构的选取及相应器件的选型直接影响系统后续性能，通过对比几种常见的开关电源拓扑结构的优缺点及应用领域，并根据发射机要有高稳定性并且大功率输出等要求，从而最终确定了本文主功率电路的拓扑结构及相关功率器件的选型。 其次，从理论上详细的介绍了有源滤波技术和无源滤波技术，分析有源滤波电路与无源滤波电路的适用场合，并着重介绍无源滤波技术，对常用无源滤波技术的几种结构及工作方式进行分析，最终确定选用电容滤波电路作为本文的输入滤波电路，倒L型无源滤波电路作为本文的输出滤波电路，并通过Saber仿真软件对最终主拓扑电路进行仿真验证，通过仿真验证可以得到本文选择的发射机主拓扑结构及功率器件的电气参数具有合理性。 最后，采用TI公司推出的C2000系列DSP主控芯片TMS320LF2812来作为系统主控制电路，并设计相关外围采样保护电路及软件系统，根据分数阶PID控制原理来搭建电磁发射机系统开环与闭环结构框图，并在Saber仿真软件中对开环与闭环系统进行仿真验证，通过对比系统整体抗干扰能力、最终输出电压波动大小以及系统的安全稳定性来选择控制系统，仿真验证成功后便开始搭建稳定输出功率可达35KW的电磁发射机实验平台与工程样机，最后通过长时间的校内实验和野外实验的实验结果来验证本发射机设计的可行性。