基于分段放电技术的多匝线圈快关断瞬变电磁发射机研制

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1、：Ｔ３单位代码分类号Ｈ７６：１０１８３：２０１５５５２０４３密级研究生学号：公开吉林大学硕士学位论文学术学位（）基于分段放电技术的多匝线圈快关断瞬变电磁发射机研制－－ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅＭｕｌｔｉｔｕｒｎＣｏｉｌＦａｓｔＴｕｒｎｏｆｆＴＥＭＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＳｅｇｍｅｎｔａｌＤｉｓｃｈａｒｇｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ作者姓名：韩哲鑫专业：电力电子与电力传动研究方向：功率源技术及其应用指导教师：于生宝教授培养单位：仪器科学与电气工程学院２０１８年６月————————————————

2、——————————————————基于分段放电技术的多匝线圈快关断瞬变电磁发射机研制——————————————————————————————————ResearchoftheMulti-turnCoilFastTurn-offTEMTransmitterBasedontheSegmentalDischargeTechnology作者姓名：韩哲鑫专业名称：电力电子与电力传动指导教师：于生宝教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年6月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本ｖ电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行

3、、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明，是本人在指导教师的指导下，独立进：所呈交学位论文行研究工作所取得的成果ｓ除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：２〇年玄月％日丨？基于分段放电技术的多匝线圈快关断瞬变电磁发射机研制摘要航空电磁法是以电磁场为载体的地球物理探测方法，探

4、测系统具有探测面积大、速度快、可靠性高、深度大、精度高等特点，广泛的应用在地质勘探中。探测系统中发射机的负载线圈感性较大，输出电流的波形关断时间较长，导致系统的浅层探测存在一定盲区，难以满足探测要求。针对这种情况国内外专家分别提出不同的解决方案，本文综合前人的研究成果和存在的问题，实现了基于分段放电技术的多匝线圈快关断瞬变电磁发射机的研制，具有恒压钳位和能量反馈功能，输出电流稳定性高、线性度高、关断延时短、正负向一致性好等特点。本文对比了方波、梯形波、正弦波和三角波等，最终选择梯形波作为负载发射波形。采用恒压钳位理论，通过钳位电容放电的方式缩短电流关断时间，并引入能量吸收回路改善波形质

5、量，通过对比不同种类的吸收电路，设计了带有馈能开关和馈能电感的无损吸收回路，通过钳位电压比较电路、霍尔传感器采集电路和滞环控制限流电路保护电路安全。负载采用多匝线圈的模型，通过数学模型的建立和求解，分析线圈参数对下降沿波形的影响，设计出合理的电路参数。通过MATLAB软件中Simulink内部的工具箱，对电路进行测试仿真，得到仿真波形图并验证设计的合理性。控制系统采用FPGA作为主控制器，按照流程图进行逻辑设计并搭建它的外围电路，依据PCB原理图绘制电路板。系统的采集模块包括电压采样、电流采集和比较器设计，驱动模块设计驱动电路和驱动电源，具有良好的契合性和隔离保护功能。按照仿真结果和电

6、路参数搭建实验装置，进行测试实验，得到输出波形测试结果。多匝线圈分段放电方式与传统放电方式的输出电流波形图进行对比，验证分段放电的方式缩短了波形的关断时间；分段放电方式下，不同钳位电压的输出电流波形图进行对比，验证较高钳位电压时波形的关断时间更短，且实际波形与理论仿真值契合度较高、波形效果较好。将发射机与接收机联合测试，改进后的发射机通过与传统关断方式的接收结果对比，验证在接收信号的幅值和最大值所用时间上都得到了实质的提升，符合设计要求。最后对全文进行总结并提出改进的建议。关键词：航空电磁，多匝线圈，分段放电，恒压钳位，能量反馈IResearchoftheMulti-turnCoilF

7、astTurn-offTEMTransmitterBasedontheSegmentalDischargeTechnologyAbstractAirborneelectromagneticmethodisageophysicaldetectionmethodbasedonelectromagneticfield.Thedetectionsystemhasthecharacteristicsoflargedetectionarea,fastspe