基于AC-AC拓扑的高效能大电流电磁发射机研制
海洋可控源电磁探测(MCSEM)是将电磁发射机拖曳至近海底，通过发射偶极向海底发射大功率电磁波，场源信号由电磁接收设备采集回来并经过处理和反演，就可以分析出海底以下介质的导电性结构特征，是有效勘查天然气水合物资源的方法之一。海洋可控源电磁发射机是实现海洋可控源电磁探测的重要组成部分，研制高效能、大电流的电磁发射机系统对深海探测有着十分重要的意义。 针对海洋可控源电磁发射机的基本特征和研究现状，以及基于AC-AC拓扑的高效能大电流电磁发射机的研究基础和技术难点，本文对高效能大电流电磁发射机进行了研制。 论文分析了基于AC-AC拓扑的电磁发射机的拓扑结构、工作原理和工作效率，并在原拓扑的基础上进行了优化和改进。根据发射机的拓扑结构，搭建起电磁发射机的主电路系统，并对发射机控制方案进行了研究。 根据系统的功能和指标要求，对电磁发射机控制系统的整体架构进行了详细的设计与功能划分，对主要功能模块H桥逆变电路和双BUCK编码电路进行了驱动逻辑和驱动软件的设计，并加入了电压、电流和温度的监测与保护。在设计的控制系统的基础上，对原控制策略进行了优化，进一步降低功耗，提高了发射机的效率，并提出了电磁发射机的电流闭环控制算法。 针对电磁发射机系统的调试设计了测试用的电源系统和功率负载系统，经过测试表明，设计的电源系统能够输出较高的电压和功率，负载系统符合小阻值、大功率的要求。此外，还设计了电磁发射机系统调试软件，调试软件不仅能够进行控制指令的下发，而且能够实时显示发射机系统的重要监测信息。 完成高效能大电流电磁发射机系统功能模块的调试和系统级的调试，功能模块的调试主要包括主控板调试、H桥逆变电路调试、MOS驱动板调试和采集信息的标定，系统级调试主要包括系统开环调试、电流闭环调试、输出信号频率调试以及系统调试问题的分析与改善。调试的结果表明研制的电磁发射机可以发射输出波形较好的大电流信号，验证了基于AC-AC拓扑的高效能大电流电磁发射机的可行性。
海洋可控源电磁发射机;交流拓扑结构;天然气水合物;资源探测
中国海洋大学
硕士
控制工程
王建国
2015
中文
TH763.1
75
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）