海洋电磁探测发射装置及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及资源勘探技术领域，尤其设及一种海洋电磁探测发射装置及控制方 法。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的不断发展，人类面临人口膨胀、资源區乏、环境恶化的形势越来越 严峻。重返海洋已成为人类解决运些问题的重要出路之一，而现代海洋探测技术是必不可 少的手段之一。深海大洋蕴藏着丰富的固体矿产资源，包括海底多金属结核、富钻结壳、多 金属硫化物、天然气水合物等，部分金属矿产在海底储量是陆地上的数十倍，具有很好的商 业开发前景。
[0003] 但是，由于深水勘探环境及深水盆地和前新生代残留盆地等深部结构的复杂性， 埋藏深度很大，海洋油气勘探具有高风险。海洋电磁场勘探及海洋可控源电磁勘探技术作 为一种油气勘探新技术，具有能够区分圈闭内油水性质、掲露火山岩覆盖下的高阻体的特 点，尤其是在深水油气资源潜在区，可W大幅提高钻井成功率，降低钻井开发中的干井率和 投资风险。可控源海洋电磁勘探系统(MCSEM)通过由拖船拖曳的发射机向海底供电激发，将 多分量电磁接收机布设在海底测量电磁场值。通过计算视电阻率和相位，或者直接利用所 观测的电场和磁场达到探测地下电性分布特征的目的。
[0004] 如图1所示，传统海洋电磁发射机拓扑结构主要由W下部分组成:发电机组，调压 器，不控整流桥，逆变桥化1桥），高频变压器，高频整流桥，输出逆变桥化2桥）。由于整流电 压无法控制，通常在不控整流桥后加入一级降压式式DC/DC变换器(逆变桥化1桥），高频变 压器，高频整流桥KDC/DC变换器的降压功能，使母线电压可W达到后级逆变器的发射要 求。
[0005] 运种拓扑结构虽然控制简单，成本低廉，实现容易，然而它也存在如下缺点：
[0006] (1)由于不控整流装置的存在，使得发电机的输出端功率因数较低；
[0007] (2)为了降低高频变压器的体积，逆变桥化1桥)的开关频率会很高，运会增大开关 器件的发热量及损耗；
[000引（3)海洋负载为阻感性负载，而传统发射机输出端为恒压源，运会使得发射电流出 现明显崎变。
【发明内容】
[0009] 本发明提供一种海洋电磁探测发射装置及控制方法，用于解决现有技术中发电机 输出功率因数低，发热及损耗大的问题。
[0010] 第一方面，本发明提供一种海洋电磁探测发射装置，包括:依次连接的整流器和逆 变Η桥输出电路；
[0011] 整流器，与交流发电机连接，用于将所述发电机产生的电能由交流变为直流；
[0012] 逆变Η桥输出电路，与所述整流器的直流输出端连接，用于将所述整流器输出的直 流逆变成矩形脉冲，并发射所述矩形脉冲；
[0013] 所述整流器为电流型五电平整流器，其包括LC滤波电路和电流型整流桥，所述电 流型整流桥包括两个Ξ相整流桥，所述Ξ相整流桥的直流输出端各串联一个电感；
[0014] 所述逆变Η桥输出电路包括发射桥和发射电极，所述发射桥包括与所述电流型整 流桥直流输出端连接的并联的四个开关管，所述发射电极连接所述发射桥的输出端；
[0015] 所述发射装置还包括用于控制所述整流器的控制装置，所述控制装置包括正弦波 及同步信号产生电路、DSP数据处理电路和多路PWM信号发生电路，其中，
[0016] 所述正弦波及同步信号产生电路，与发电机的Ξ相输出端连接，用于对Ξ相输出 端电压进行检测获取方波同步信号，并根据方波同步信号生成Ξ相正弦波发送给所述DSP 数据处理电路；
[0017] DSP数据处理电路，与所述正弦波及同步信号产生电路连接，用于获得Ξ相正弦波 的各相占空比数据和时钟信号，并发送给所述多路PWM信号发生电路；
[0018] PWM信号发生电路，与所述正弦波及同步信号产生电路和所述DSP数据处理电路连 接，用于根据各相占空比数据、时钟信号和同步信号获取控制整流器开关管通断的多路 SVPWM信号，并作用于所述整流器。
[0019] 优选地，所述正弦波及同步信号产生电路包括电压相位检测单元、正弦波发生单 元和解禪预处理单元，其中，
[0020] 电压相位检测单元，与发电机的Ξ相输出端连接，用于对Ξ相输出端电压进行零 检测处理获得方波同步信号；
[0021] 正弦波发生单元，与所述电压相位检测单元连接，用于根据方波同步信号生成Ξ 相正弦波；
[0022] 解禪预处理单元，与所述正弦波发生单元连接，用于对Ξ相正弦波进行解禪控制 并发送给所述DSP数据处理电路，同时生成同步信号发送给所述PWM信号发生电路。
[0023] 优选地，所述DSP数据处理电路包括A/D采样单元和占空比处理单元，其中，
[0024] A/D采样单元，与所述解禪预处理单元的输出端连接，用于对Ξ相正弦波进行模数 转换处理，并发送给所述占空比处理单元；
[0025] 占空比处理单元，与所述A/D采样单元连接，用于将转换后的Ξ相正弦波进行处理 获取各相占空比数据和时钟信号，并发送给所述PWM信号发生电路。
[0026] 优选地，所述PWM信号发生电路包括相移载波发生器、数据锁存器、二值逻辑PWM发 生器和Ξ值逻辑PWM发生器，其中，
[0027] 相移载波发生器，与所述占空比处理单元连接，用于根据时钟信号生成正弦波的 相移信息；
[0028] 数据锁存器，与所述占空比处理单元连接，用于对Ξ相正弦波的占空比数据进行 存储；
[0029] 二值逻辑PWM发生器，分别与所述相移载波发生器和数据锁存器连接，用于根据相 移信息和占空比数据生成适用于电压型PWM整流器的二值逻辑脉冲驱动信号；
[0030] Ξ值逻辑PWM发生器，分别与电压相位检测单元、解禪预处理单元和二值逻辑PWM 发生器连接，用于根据二值逻辑脉冲驱动信号和同步信号生成适用于电流型PWM整流器的 Ξ值逻辑SVPWM信号，并作用于所述整流器。
[0031] 另一方面，本发明提供一种基于海洋电磁探测发射装置的控制方法，包括：
[0032] 正弦波及同步信号产生电路检测发电机的Ξ相输出端电压获取方波同步信号，并 根据方波同步信号生成Ξ相正弦波；
[0033] DSP数据处理电路分析处理Ξ相正弦波获得各相占空比数据及时钟信号；
[0034] PWM信号发生电路根据各相占空比数据、时钟信号和同步信号获得控制整流器开 关管通断的多路SVPWM信号，并作用于所述整流器。
[0035] 优选地，在生成Ξ相正弦波的过程中，设置正弦波及同步信号产生电路包括电压 相位检测单元、正弦波发生单元和解禪预处理单元，W使：
[0036] 电压相位检测单元检测发电机的Ξ相输出端电压获取方波同步信号；
[0037] 正弦波发生单元根据方波同步信号生成Ξ相正弦波；
[0038] 解禪预处理单元对Ξ相正弦波进行解禪处理。
[0039] 优选地，在获取各相占空比数据的过程中，设置DSP数据处理电路包括A/D采样单 元和占空比处理单元，W使：
[0040] A/D采样单元对Ξ相正弦波进行模数转换处理并发送给占空比处理单元；
[0041] 占空比处理单元对转换后的Ξ相正弦波进