專利名稱：用于電法勘探的直流高壓電源以及直流高壓獲取方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力電子技術以及電法勘探電源設備領域，涉及一種用于電法勘探的 直流高壓電源以及直流高壓獲取方法。
背景技術：
電法勘探作為一種傳統(tǒng)而有效的物探方法，廣泛應用于礦產資源勘探及地質災害 評估預報等方面?；谌斯?相對于天然場如電然電位法)的電法勘探方法的共同特 點就是通過向地下供電建立人工電場進而研究地質體的電性特征。為了能使電法勘探儀器 能夠觀測到穩(wěn)定可靠的能反映地質信息的信號，需要一個電壓足夠高，功率足夠大的直流 電源通過電法儀器的發(fā)送設備向地下供電。目前用于供電的電源主要有以下幾種(1)用 多節(jié)干電池裝入專用電池箱，通過串聯(lián)獲得高壓直流電源，在供電電流較大(例如電流大 于500mA)的情況下，將電池箱并聯(lián)后再串聯(lián)使用；(2)采用可重復充電使用的專用高壓直 流電源；(3)采用普通發(fā)電機產生電壓220V，頻率為50Hz的交流電源，然后通過50Hz的整 流設備轉換為高壓直流電源；(4)采用太陽能電池組件產生電源，通過相應的供電控制裝 置產生高壓直流電源(專利公布號CN 101702526A)。以上各種電源的均有不足之處。第 1種電源的大電流供電的情況下電池能量消耗很快，導致供電后期電流下降很快而不穩(wěn)定， 而且若需大電流供電需要電池箱并聯(lián)，導致需要的電池箱數目增多，導致設備笨重；產生大 量的廢舊干電池，若處理不當產生嚴重的環(huán)境污染；大量使用干電池將使勘探成本提高。第 2種電源一般都較為笨重，而且使用前需要長時間充電(通常大于5小時)，尤其是在沒有 通電的地區(qū)使用更為不便。第3種電源的主要不足之處就是設備笨重，只適合于交通方便 的地區(qū)使用；另一不足之處就是穩(wěn)壓電源的設備的轉換效率較低。第4種電源設備復雜且 笨重，實際勘探工作中很少使用。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提出一種用于電法勘探的直流高壓電源以及直流 高壓獲取方法，該用于電法勘探的直流高壓電源以及直流高壓獲取方法具有裝置輕便、電 能轉換效率高、供電電流穩(wěn)定、成本低廉、適用性強及環(huán)保等優(yōu)點。本發(fā)明的技術解決方案如下一種用于電法勘探的直流高壓電源，包括交流發(fā)電機和M個開關電源，M大于等于 2，M個開關電源的L端均與發(fā)電機的L端相接，M個開關電源的N端均與發(fā)電機的N端相接， M個開關電源依次排列，每一個開關電源的正端都引出作為直流高壓輸出的一個正端抽頭， 對于前M-I個開關電源中的每一個開關電源，前一個開關電源的負端與相鄰的后一個開關 電源的正端相接，最后一個開關電源的負端作為直流高壓輸出的公共地端。所述的M為8。交流發(fā)電機輸出電源的頻率為50Hz，輸出電壓有效值范圍為180V 230V。M個開關電源型號相同。
所述的開關電源的規(guī)格為要求輸入為交流50Hz電壓、輸入電壓有效值為160 240V,開關電源的輸出直流電壓值為48V，開關電源的輸出額定電流為2A。一種用于電法勘探的直流高壓獲取方法，采用交流發(fā)電機為開關電源提供交流電 壓，開關電源個數為M，M大于等于2，M個開關電源的L端均與發(fā)電機的L端相接，M個開關 電源的N端均與發(fā)電機的N端相接，M個開關電源依次排列，每一個開關電源的正端都引出 作為直流高壓輸出的一個正端抽頭，對于前M-I個開關電源中的每一個開關電源，前一個 開關電源的負端與相鄰的后一個開關電源的正端相接，最后一個開關電源的負端作為直流 高壓輸出的公共地端，由一個正端抽頭與公共地端輸出直流高壓作為電法勘探儀的電源。所述的M為8。交流發(fā)電機輸出電源的頻率為50Hz，輸出電壓有效值范圍為180V 230V。M個開關電源型號相同。所述的開關電源的規(guī)格為要求輸入為交流50Hz電壓、輸入電壓有效值為160 240V,開關電源的輸出直流電壓值為48V，開關電源的輸出額定電流為2A?；谏鲜鲋绷鞲邏弘娫唇Y構，可獲得用于電法勘探的直流高壓電源，便攜式發(fā)電 機產生頻率為50Hz，額定輸出為220V的交流電壓，為8個開關電源同時提供交流輸入，以開 關電源引出的各抽頭對于公共地端產生8種不同幅值的直流高壓，為電法勘探設備的發(fā)送 設備提供可調直流高壓電源。有益效果本發(fā)明利用開關電源輸入輸出端完全隔離的特點，將多個開關電源的輸入端并 聯(lián)，與便攜式發(fā)電機的交流輸出端相連；各個開關電源的直流輸出端依次串聯(lián)，并將每個開 關源直流輸出端的正極作為一個抽頭，各個抽頭相對開關電源組直流輸出的負極為依次從 低到高的直流輸出電壓。然后將每一個抽頭與大功率波段開關的一個輸入端相連，調節(jié)波 段開關的檔位，波端開關的輸出端便得到不同的直流電壓，為電法勘探儀器的發(fā)送設備提 供直流高壓電源。該高壓直流電源具有裝置輕便、電能轉換效率高、供電電流穩(wěn)定、成本低 廉、適用性強及環(huán)保等優(yōu)點。采用便攜式發(fā)電機、開關電源組與大功率波段開關構成的直流高壓電源，整套裝 置重量僅為20公斤，野外攜帶方便；開關電源的電能轉換效率為80%以上，且工作過程中 易于散熱；盡管發(fā)電機產生的50Hz的交流電壓輸出有一定的波動范圍，經過開關電源組的 轉換可得到非常穩(wěn)定的直流輸出；便攜式發(fā)電機連續(xù)工作8小時所消耗的成品油小于6升； 通過調節(jié)波段開關的檔位，即可得到不同的直流電壓。而目前廣泛采用專用電池箱作為電法勘探的直流高壓電源，能提供90V輸出的電 池箱重約7公斤，若期望直流高壓電源在300V左右，采用兩組電池箱并聯(lián)的方法共需電池 箱6個，總重量大于40公斤；更明顯的弊端在于，裝滿6個電池箱的干電池(360節(jié))累計 能提供300V左右(電流以500mA計算)的供電時間在20小時以下，若連續(xù)供電則可正常 使用的時間更短，其勘探成本明顯提高；供電后期，電池電壓下降，內阻增大，導致供電電流 連續(xù)下降而造成采集信號不穩(wěn)定，影響工作效率；大量的廢舊電池若處理不當，將對環(huán)境造 成嚴重污染。若采用可重復充電使用的專用高壓直流電源，其重量同樣大于本發(fā)明所提出 的直流高壓電源，另外，目前電法勘探廣泛應用于未通電的無人區(qū)，無法對電池充電，因此， 該方案在野外勘探工作中有一定的局限性。采用發(fā)電機和整流設備獲得高壓直流電源，設
4備笨重，而且整流設備的電能轉換效率為50%左右，遠低于開關電源的電能轉換效率。太陽 能電池組件產生電源作為高壓電源，其設備復雜，不具實用價值。 因此，本發(fā)明所提出的高壓直流電源裝置適應于野外電法勘探工作，尤其是在交 通不便，未通電的地區(qū)使用更為方便。
圖1本發(fā)明的電路原理框圖；圖2本發(fā)明實施例1的電原理具體實施例方式以下將結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明實施例1 如圖1，圖1為本發(fā)明的原理框圖。由便攜式發(fā)電機產生頻率為50Hz的交流電，電 壓范圍為180V 230V，經過開關電源組和大功率波段開關輸出電壓值可調節(jié)的直流電壓， 為電法勘探儀發(fā)送設備提供直流高壓輸入。開關電源組與大功率波段開關的設計為本發(fā)明的核心內容，電路結構如圖 2所示。根據實際需要，本發(fā)明例中開關電源組由8個開關電源組成，其型號為誠聯(lián) CL-A1-100-48，在圖2中對應的編號依次為1、2……8，8個開關電源的交流輸入端采用并連 接入方式，開關電源的“L”端與“N”端分別與便攜式發(fā)電機的“L”端和“N”端連接。各開關 電源的輸出端采用依次串聯(lián)的方式連接，即第二開關電源2的“ + ”端與第一開關電源1的 “_”端相連，第三開關電源3的“ + ”端與開關電源⑵的“_”端相連，……，依此類推，第八 開關電源8的正端與第七開關電源(圖中未標出)的“_”端相連。然后將8個開關電源的 “ + ”端分別引出抽頭，其編號分別為a、b、……、h，而第八開關電源8的“-”端作為各抽頭 對應的“公共地”端。將上述8個抽頭分別與大功率波段開關的選擇輸入端相連，改變大功 率波段開關的檔拉即可得到不同的直流高壓電源。本實施例中，開關電源的型號均相同，輸 入為50Hz交流、電壓有效值為160 240V，輸出為直流，電壓值為48V，額定電流為2A。大 功率波段開關檔位對應h端輸出的直流電壓理論值為48V，對應g端輸出的直流電壓理論值 為96V，……，依次類推，對應a端輸出的直流電壓理論值為384V。便攜式發(fā)電機型號為YAMAHA ET950，額定功率為650W，在海拔4500米的高原缺氧 地區(qū)，實測得發(fā)電機輸出交流電壓的有效值為182V，經開關電源組轉換后得到的直流輸出 與上述理論值完全吻合。將該直流高壓電源的最大直流輸出電壓給電法勘探儀的發(fā)送設備 供電，實測電流波動范圍非常小，為632mA 637mA，并且在整個工作時段內保持穩(wěn)定。
權利要求
1.一種用于電法勘探的直流高壓電源，其特征在于，包括交流發(fā)電機和M個開關電源， M大于等于2，M個開關電源的L端均與發(fā)電機的L端相接，M個開關電源的N端均與發(fā)電機 的N端相接，M個開關電源依次排列，每一個開關電源的正端都引出作為直流高壓輸出的一 個正端抽頭，對于前M-I個開關電源中的每一個開關電源，前一個開關電源的負端與相鄰 的后一個開關電源的正端相接，最后一個開關電源的負端作為直流高壓輸出的公共地端。
2.根據權利要求1所述的用于電法勘探的直流高壓電源，其特征在于，所述的M為8。
3.根據權利要求1所述的用于電法勘探的直流高壓電源，其特征在于，交流發(fā)電機輸 出電源的頻率為50Hz，輸出電壓有效值范圍為180V 230V。
4.根據權利要求1所述的用于電法勘探的直流高壓電源，其特征在于，M個開關電源型 號相同。
5.根據權利要求1-4任一項所述的用于電法勘探的直流高壓電源，其特征在于，所述 的開關電源的規(guī)格為要求輸入為交流50Hz電壓、輸入電壓有效值為160 240V，開關電 源的輸出直流電壓值為48V，開關電源的輸出額定電流為2A。
6.一種用于電法勘探的直流高壓獲取方法，其特征在于，采用交流發(fā)電機為開關電源 提供交流電壓，開關電源個數為Μ, M大于等于2，M個開關電源的L端均與發(fā)電機的L端相 接，M個開關電源的N端均與發(fā)電機的N端相接，M個開關電源依次排列，每一個開關電源的 正端都引出作為直流高壓輸出的一個正端抽頭，對于前M-I個開關電源中的每一個開關電 源，前一個開關電源的負端與相鄰的后一個開關電源的正端相接，最后一個開關電源的負 端作為直流高壓輸出的公共地端，由一個正端抽頭與公共地端輸出直流高壓作為電法勘探 儀的電源。
7.根據權利要求6所述的用于電法勘探的直流高壓獲取方法，其特征在于，所述的M為8。
8.根據權利要求7所述的用于電法勘探的直流高壓獲取方法，其特征在于，交流發(fā)電 機輸出電源的頻率為50Hz，輸出電壓有效值范圍為180V 230V。
9.根據權利要求8所述的用于電法勘探的直流高壓電源，其特征在于，M個開關電源型 號相同。
10.根據權利要求6-9任一項所述的用于電法勘探的直流高壓獲取方法，其特征在于， 所述的開關電源的規(guī)格為要求輸入為交流50Hz電壓、輸入電壓有效值為160 240V，開 關電源的輸出直流電壓值為48V，開關電源的輸出額定電流為2A。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電法勘探的直流高壓電源以及直流高壓獲取方法，該電源包括交流發(fā)電機和M個開關電源，M大于等于2，M個開關電源的L端均與發(fā)電機的L端相接，M個開關電源的N端均與發(fā)電機的N端相接，M個開關電源依次排列，每一個開關電源的正端都引出作為直流高壓輸出的一個正端抽頭，對于前M-1個開關電源中的每一個開關電源，前一個開關電源的負端與相鄰的后一個開關電源的正端相接，最后一個開關電源的負端作為直流高壓輸出的公共地端。該高壓直流電源具有裝置輕便、電能轉換效率高、供電電流穩(wěn)定、成本低廉、適用性強及環(huán)保等優(yōu)點。
文檔編號H02M7/30GK102005951SQ201010538818
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權日2010年11月10日
發(fā)明者柳建新, 肖建平 申請人:中南大學