水下勘探中频甲板电源及电磁勘探系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及深水海洋勘探技术领域，尤其涉及一种水下勘探中频甲板电源及电磁勘探系统。
【背景技术】
[0002]近几年，随着海洋石油矿产资源勘探的大力发展，各种地震电磁勘探设备也得到了广泛发展，但是深水海洋勘探发展相对较慢，主要是受到勘探设备的限制。为了打破这种瓶颈，研发了深水可控源电磁勘探。
[0003]深水可控源勘探时，发射源在3至4千米的水下大功率作业^OKW)。目前使用的甲板电源功率非常小(在50KW之内)，水下逆变不能产生大电流，电压也比较低(2800V以下)，供电电缆损耗大，输出频率均为50Hz或60Hz，使得水下逆变的降压变压器体积大，加工难度大，成本大；且甲板电源的散热效果差。
[0004]若用船上的普通380VAC、50Hz为水下发射机供电，在5千米的电缆上损耗的功率要远远大于水下逆变器的功率，并且对供电电缆的要求非常高，电阻不能太大。固定电压供到水下逆变器上，使得水下的其他设备设计加工难度很大。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种水下勘探中频甲板电源及电磁勘探系统，以至少解决现有技术中水下可控源的供电电源功率小、电压低、频率低以及电缆损耗大的问题。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种水下勘探中频甲板电源，所述中频甲板电源包括:整流滤波单元、功率逆变单元、正弦脉冲宽度调制(Sinusoidal Pulse WidthModulat1n，简称为SPWM)波合成单元、升压滤波单元、主控单元、全球定位系统(GlobalPosit1ning System，简称为GPS)单元和水循环散热单元；其中，所述整流滤波单元的输入端连接至船上发电机的输出端；所述功率逆变单元的输入端分别连接至所述整流滤波单元的输出端和所述SPWM波合成单元的输出端，所述SPWM波合成单元的输入端连接至所述主控单元，所述主控单元连接至所述GPS单元；所述主控单元包括:主控芯片、频率电路、正弦波生成电路和三角波生成电路；所述主控芯片，连接至所述GPS单元和所述频率电路，用于根据所述GPS单元产生的GPS秒脉冲给定调制波的零相位，以及改变调制波的频率和电压幅值以控制SPWM波的频率和宽度；所述正弦波生成电路，连接至所述频率电路，用于根据所述GPS秒脉冲以及所述频率电路生成零相位与所述GPS秒脉冲同步的第一预定频率的正弦波，作为调制波，其中，I能被所述第一预定频率除尽；所述三角波生成电路，连接至所述频率电路，用于根据所述频率电路发送的第二频率信号生成第二预定频率的等腰三角波，作为载波；所述SPWM波合成单元用于根据所述调制波和所述载波合成并输出所述SPWM波；所述功率逆变单元用于根据所述SPWM波控制其功率器件的通断，以输出预设频率和预设电压的正弦信号；所述升压滤波单元的输入端连接至所述功率逆变单元的输出端，所述升压滤波单元的输出端作为所述中频甲板电源的输出端；所述水循环散热单元与所述功率逆变单元连接，用于为所述功率逆变单元散热。
[0007]在一个实施例中，所述SPWM波合成单元包括:SPWM波合成电路、波形驱动输出电路和反馈控制电路；其中，所述SPWM波合成电路，分别连接至所述正弦波生成电路和所述三角波生成电路，用于比较所述调制波与所述载波，根据所述调制波与所述载波的交点确定逆变桥输出相电压的脉冲序列，作为所述SPWM波；所述波形驱动输出电路，连接至所述SPWM波合成电路，用于输出所述SPWM波；所述反馈控制电路，连接至所述中频甲板电源的输出端与所述主控芯片，用于根据所述中频甲板电源的输出电压实时调节所述调制波。
[0008]在一个实施例中，所述甲板电源还包括:保护电路，所述保护电路的输入端连接至所述功率逆变单元的输出端，所述保护电路的输出端连接至所述功率逆变单元的输入端。
[0009]在一个实施例中，所述水循环散热单元包括:水槽、循环水管、循环泵、散热板和风扇；其中，所述水槽内装有冷却液，所述水槽内壁设有传感器，所述传感器用于检测所述水槽内冷却液的水位；所述循环水管与所述水槽相连通；所述循环泵，设置在所述循环水管上，用于控制所述冷却液在所述循环水管中循环流动；所述功率逆变单元设置在所述散热板上，安装在所述散热板上的循环水管围绕所述功率逆变单元的元器件呈S型布置；位于所述风扇位置的循环水管呈S型布置，构成散热体，所述风扇对着所述散热体吹风。
[0010]在一个实施例中，所述中频甲板电源还包括:远程控制器，连接至所述主控芯片，用于与所述主控芯片交换信号，根据所述信号设置所述中频甲板电源的工作参数以及远程控制所述中频甲板电源的启动与关闭；还用于接收所述主控芯片发送的所述中频甲板电源的当前工作参数，并根据预设的工作参数和所述当前工作参数检测所述中频甲板电源的状态是否正常。
[0011]在一个实施例中，所述功率逆变单元包括:至少一个H桥绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称为 IGBT)和至少一个全波整流管。
[0012]根据本发明的另一个方面，提供了一种电磁勘探系统，包括:中频甲板电源、电缆和水下可控源，其中，所述中频甲板电源是上述任一实施例中所述的水下勘探中频甲板电源，所述中频甲板电源设置在船上，通过所述电缆与所述水下可控源连接，为所述水下可控源供电。
[0013]通过本发明的水下勘探中频甲板电源及电磁勘探系统，利用GPS秒脉冲进行相位同步以及利用SPWM技术，得到预设频率(O?400Hz)和预设电压(O?400V)的正弦信号，然后经过升压，得到高压中频的电源输出。中频供电使得水下发射机重量、体积均大幅度减小。高压供电使得在供电电缆上的损耗大大减少，因此，到达大功率深水可控源的电压有所升高，进而可以产生大电流(如1000A)，顺利实现大功率电磁勘探作业。另外，利用水循环散热为产生热量较多的功率逆变单元进行散热，散热效果好，逆变效率高，进而提高了电源的工作效率；且散热单元体积小，进而整个中频甲板电源的体积也较小。因此，采用该中频甲板电源，使水下可控源发射机小型化成为可能，且电源的电压、频率可在范围内任意设置，该电源可以配接各种逆变发射系统，使用的灵活性很强。
【附图说明】
[0014]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0015]图1是本发明一实施例的水下勘探中频甲板电源的结构示意图；
[0016]图2是本发明另一实施例的水下勘探中频甲板电源的结构示意图；
[0017]图3是本发明实施例的SPWM技术的波形示意图；
[0018]图4是本发明实施例的水循环散热单元的结构示意图；
[0019]图5是本发明又一实施例的水下勘探中频甲板电源的结构示意图；
[0020]图6是本发明实施例的波形驱动输出电路的示意图；
[0021]图7是本发明实施例的功率逆变单元的电路示意图；
[0022]图8是本发明实施例的升压滤波单元中滤波部分的电路示意图；
[0023]图9是本发明实施例的中频甲板电源的电路示意图；
[0024]图10是本发明实施例的电磁勘探系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0026]针对目前深水可控源电磁勘探发射源的甲板供电电源功率小、电压低、频率低、散热效果差等问题，本发明实施例提供了一种水下勘探中频甲板电源(AC-DC-AC)，适用于大功率深水可控源的供电，为深水可控源大功率电磁勘探的实现打下了坚实的基础。
[0027]图1是本发明实施例的水下勘探中频甲板电源的结构示意图，如图1所示，中频甲板电源包括:整流滤波单元10、功率逆变单元20、SPWM波合成单元30、升压滤波单元40、主控单元50、GPS单元60和水循环散热单元70。下面对其结构进行详细说明。
[0028]整流滤波单元10的输入端连接至船上发电机11的输出端；功率逆变单元20的输入端分别连接至整流滤波单元10的输出端和SPWM波合成单元30的输出端，SPWM波合成单元30的输入端连接至主控单元50，主控单元50连接至GPS单元60 ;升压滤波单元40的输入端连接至功率逆变单元20的输出端，升压滤波单元40的输出端作为中频甲板电源的输出端；水循环散热单元70与功率逆变单元20连接。
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