海洋電磁探測發射裝置及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及資源勘探技術領域，尤其設及一種海洋電磁探測發射裝置及控制方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會經濟的不斷發展，人類面臨人口膨脹、資源區乏、環境惡化的形勢越來越 嚴峻。重返海洋已成為人類解決運些問題的重要出路之一，而現代海洋探測技術是必不可 少的手段之一。深海大洋蘊藏著豐富的固體礦產資源，包括海底多金屬結核、富鉆結殼、多 金屬硫化物、天然氣水合物等，部分金屬礦產在海底儲量是陸地上的數十倍，具有很好的商 業開發前景。
[0003] 但是，由于深水勘探環境及深水盆地和前新生代殘留盆地等深部結構的復雜性， 埋藏深度很大，海洋油氣勘探具有高風險。海洋電磁場勘探及海洋可控源電磁勘探技術作 為一種油氣勘探新技術，具有能夠區分圈閉內油水性質、掲露火山巖覆蓋下的高阻體的特 點，尤其是在深水油氣資源潛在區，可W大幅提高鉆井成功率，降低鉆井開發中的干井率和 投資風險。可控源海洋電磁勘探系統(MCSEM)通過由拖船拖曳的發射機向海底供電激發，將 多分量電磁接收機布設在海底測量電磁場值。通過計算視電阻率和相位，或者直接利用所 觀測的電場和磁場達到探測地下電性分布特征的目的。
[0004] 如圖1所示，傳統海洋電磁發射機拓撲結構主要由W下部分組成:發電機組，調壓 器，不控整流橋，逆變橋化1橋），高頻變壓器，高頻整流橋，輸出逆變橋化2橋）。由于整流電 壓無法控制，通常在不控整流橋后加入一級降壓式式DC/DC變換器(逆變橋化1橋），高頻變 壓器，高頻整流橋KDC/DC變換器的降壓功能，使母線電壓可W達到后級逆變器的發射要 求。
[0005] 運種拓撲結構雖然控制簡單，成本低廉，實現容易，然而它也存在如下缺點：
[0006] (1)由于不控整流裝置的存在，使得發電機的輸出端功率因數較低；
[0007] (2)為了降低高頻變壓器的體積，逆變橋化1橋)的開關頻率會很高，運會增大開關 器件的發熱量及損耗；
[000引（3)海洋負載為阻感性負載，而傳統發射機輸出端為恒壓源，運會使得發射電流出 現明顯崎變。

【發明內容】

[0009] 本發明提供一種海洋電磁探測發射裝置及控制方法，用于解決現有技術中發電機 輸出功率因數低，發熱及損耗大的問題。
[0010] 第一方面，本發明提供一種海洋電磁探測發射裝置，包括:依次連接的整流器和逆 變Η橋輸出電路；
[0011] 整流器，與交流發電機連接，用于將所述發電機產生的電能由交流變為直流；
[0012] 逆變Η橋輸出電路，與所述整流器的直流輸出端連接，用于將所述整流器輸出的直 流逆變成矩形脈沖，并發射所述矩形脈沖；
[0013] 所述整流器為電流型五電平整流器，其包括LC濾波電路和電流型整流橋，所述電 流型整流橋包括兩個Ξ相整流橋，所述Ξ相整流橋的直流輸出端各串聯一個電感；
[0014] 所述逆變Η橋輸出電路包括發射橋和發射電極，所述發射橋包括與所述電流型整 流橋直流輸出端連接的并聯的四個開關管，所述發射電極連接所述發射橋的輸出端；
[0015] 所述發射裝置還包括用于控制所述整流器的控制裝置，所述控制裝置包括正弦波 及同步信號產生電路、DSP數據處理電路和多路PWM信號發生電路，其中，
[0016] 所述正弦波及同步信號產生電路，與發電機的Ξ相輸出端連接，用于對Ξ相輸出 端電壓進行檢測獲取方波同步信號，并根據方波同步信號生成Ξ相正弦波發送給所述DSP 數據處理電路；
[0017] DSP數據處理電路，與所述正弦波及同步信號產生電路連接，用于獲得Ξ相正弦波 的各相占空比數據和時鐘信號，并發送給所述多路PWM信號發生電路；
[0018] PWM信號發生電路，與所述正弦波及同步信號產生電路和所述DSP數據處理電路連 接，用于根據各相占空比數據、時鐘信號和同步信號獲取控制整流器開關管通斷的多路 SVPWM信號，并作用于所述整流器。
[0019] 優選地，所述正弦波及同步信號產生電路包括電壓相位檢測單元、正弦波發生單 元和解禪預處理單元，其中，
[0020] 電壓相位檢測單元，與發電機的Ξ相輸出端連接，用于對Ξ相輸出端電壓進行零 檢測處理獲得方波同步信號；
[0021] 正弦波發生單元，與所述電壓相位檢測單元連接，用于根據方波同步信號生成Ξ 相正弦波；
[0022] 解禪預處理單元，與所述正弦波發生單元連接，用于對Ξ相正弦波進行解禪控制 并發送給所述DSP數據處理電路，同時生成同步信號發送給所述PWM信號發生電路。
[0023] 優選地，所述DSP數據處理電路包括A/D采樣單元和占空比處理單元，其中，
[0024] A/D采樣單元，與所述解禪預處理單元的輸出端連接，用于對Ξ相正弦波進行模數 轉換處理，并發送給所述占空比處理單元；
[0025] 占空比處理單元，與所述A/D采樣單元連接，用于將轉換后的Ξ相正弦波進行處理 獲取各相占空比數據和時鐘信號，并發送給所述PWM信號發生電路。
[0026] 優選地，所述PWM信號發生電路包括相移載波發生器、數據鎖存器、二值邏輯PWM發 生器和Ξ值邏輯PWM發生器，其中，
[0027] 相移載波發生器，與所述占空比處理單元連接，用于根據時鐘信號生成正弦波的 相移信息；
[0028] 數據鎖存器，與所述占空比處理單元連接，用于對Ξ相正弦波的占空比數據進行 存儲；
[0029] 二值邏輯PWM發生器，分別與所述相移載波發生器和數據鎖存器連接，用于根據相 移信息和占空比數據生成適用于電壓型PWM整流器的二值邏輯脈沖驅動信號；
[0030] Ξ值邏輯PWM發生器，分別與電壓相位檢測單元、解禪預處理單元和二值邏輯PWM 發生器連接，用于根據二值邏輯脈沖驅動信號和同步信號生成適用于電流型PWM整流器的 Ξ值邏輯SVPWM信號，并作用于所述整流器。
[0031] 另一方面，本發明提供一種基于海洋電磁探測發射裝置的控制方法，包括：
[0032] 正弦波及同步信號產生電路檢測發電機的Ξ相輸出端電壓獲取方波同步信號，并 根據方波同步信號生成Ξ相正弦波；
[0033] DSP數據處理電路分析處理Ξ相正弦波獲得各相占空比數據及時鐘信號；
[0034] PWM信號發生電路根據各相占空比數據、時鐘信號和同步信號獲得控制整流器開 關管通斷的多路SVPWM信號，并作用于所述整流器。
[0035] 優選地，在生成Ξ相正弦波的過程中，設置正弦波及同步信號產生電路包括電壓 相位檢測單元、正弦波發生單元和解禪預處理單元，W使：
[0036] 電壓相位檢測單元檢測發電機的Ξ相輸出端電壓獲取方波同步信號；
[0037] 正弦波發生單元根據方波同步信號生成Ξ相正弦波；
[0038] 解禪預處理單元對Ξ相正弦波進行解禪處理。
[0039] 優選地，在獲取各相占空比數據的過程中，設置DSP數據處理電路包括A/D采樣單 元和占空比處理單元，W使：
[0040] A/D采樣單元對Ξ相正弦波進行模數轉換處理并發送給占空比處理單元；
[0041] 占空比處理單元對轉換后的Ξ相正弦波進