水下勘探中頻甲板電源及電磁勘探系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及深水海洋勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水下勘探中頻甲板電源及電磁勘探系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，隨著海洋石油礦產(chǎn)資源勘探的大力發(fā)展，各種地震電磁勘探設(shè)備也得到了廣泛發(fā)展，但是深水海洋勘探發(fā)展相對(duì)較慢，主要是受到勘探設(shè)備的限制。為了打破這種瓶頸，研發(fā)了深水可控源電磁勘探。
[0003]深水可控源勘探時(shí)，發(fā)射源在3至4千米的水下大功率作業(yè)^OKW)。目前使用的甲板電源功率非常小(在50KW之內(nèi))，水下逆變不能產(chǎn)生大電流，電壓也比較低(2800V以下)，供電電纜損耗大，輸出頻率均為50Hz或60Hz，使得水下逆變的降壓變壓器體積大，加工難度大，成本大；且甲板電源的散熱效果差。
[0004]若用船上的普通380VAC、50Hz為水下發(fā)射機(jī)供電，在5千米的電纜上損耗的功率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水下逆變器的功率，并且對(duì)供電電纜的要求非常高，電阻不能太大。固定電壓供到水下逆變器上，使得水下的其他設(shè)備設(shè)計(jì)加工難度很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種水下勘探中頻甲板電源及電磁勘探系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中水下可控源的供電電源功率小、電壓低、頻率低以及電纜損耗大的問題。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種水下勘探中頻甲板電源，所述中頻甲板電源包括:整流濾波單元、功率逆變單元、正弦脈沖寬度調(diào)制(Sinusoidal Pulse WidthModulat1n，簡(jiǎn)稱為SPWM)波合成單元、升壓濾波單元、主控單元、全球定位系統(tǒng)(GlobalPosit1ning System，簡(jiǎn)稱為GPS)單元和水循環(huán)散熱單元；其中，所述整流濾波單元的輸入端連接至船上發(fā)電機(jī)的輸出端；所述功率逆變單元的輸入端分別連接至所述整流濾波單元的輸出端和所述SPWM波合成單元的輸出端，所述SPWM波合成單元的輸入端連接至所述主控單元，所述主控單元連接至所述GPS單元；所述主控單元包括:主控芯片、頻率電路、正弦波生成電路和三角波生成電路；所述主控芯片，連接至所述GPS單元和所述頻率電路，用于根據(jù)所述GPS單元產(chǎn)生的GPS秒脈沖給定調(diào)制波的零相位，以及改變調(diào)制波的頻率和電壓幅值以控制SPWM波的頻率和寬度；所述正弦波生成電路，連接至所述頻率電路，用于根據(jù)所述GPS秒脈沖以及所述頻率電路生成零相位與所述GPS秒脈沖同步的第一預(yù)定頻率的正弦波，作為調(diào)制波，其中，I能被所述第一預(yù)定頻率除盡；所述三角波生成電路，連接至所述頻率電路，用于根據(jù)所述頻率電路發(fā)送的第二頻率信號(hào)生成第二預(yù)定頻率的等腰三角波，作為載波；所述SPWM波合成單元用于根據(jù)所述調(diào)制波和所述載波合成并輸出所述SPWM波；所述功率逆變單元用于根據(jù)所述SPWM波控制其功率器件的通斷，以輸出預(yù)設(shè)頻率和預(yù)設(shè)電壓的正弦信號(hào)；所述升壓濾波單元的輸入端連接至所述功率逆變單元的輸出端，所述升壓濾波單元的輸出端作為所述中頻甲板電源的輸出端；所述水循環(huán)散熱單元與所述功率逆變單元連接，用于為所述功率逆變單元散熱。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，所述SPWM波合成單元包括:SPWM波合成電路、波形驅(qū)動(dòng)輸出電路和反饋控制電路；其中，所述SPWM波合成電路，分別連接至所述正弦波生成電路和所述三角波生成電路，用于比較所述調(diào)制波與所述載波，根據(jù)所述調(diào)制波與所述載波的交點(diǎn)確定逆變橋輸出相電壓的脈沖序列，作為所述SPWM波；所述波形驅(qū)動(dòng)輸出電路，連接至所述SPWM波合成電路，用于輸出所述SPWM波；所述反饋控制電路，連接至所述中頻甲板電源的輸出端與所述主控芯片，用于根據(jù)所述中頻甲板電源的輸出電壓實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述調(diào)制波。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，所述甲板電源還包括:保護(hù)電路，所述保護(hù)電路的輸入端連接至所述功率逆變單元的輸出端，所述保護(hù)電路的輸出端連接至所述功率逆變單元的輸入端。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，所述水循環(huán)散熱單元包括:水槽、循環(huán)水管、循環(huán)泵、散熱板和風(fēng)扇；其中，所述水槽內(nèi)裝有冷卻液，所述水槽內(nèi)壁設(shè)有傳感器，所述傳感器用于檢測(cè)所述水槽內(nèi)冷卻液的水位；所述循環(huán)水管與所述水槽相連通；所述循環(huán)泵，設(shè)置在所述循環(huán)水管上，用于控制所述冷卻液在所述循環(huán)水管中循環(huán)流動(dòng)；所述功率逆變單元設(shè)置在所述散熱板上，安裝在所述散熱板上的循環(huán)水管圍繞所述功率逆變單元的元器件呈S型布置；位于所述風(fēng)扇位置的循環(huán)水管呈S型布置，構(gòu)成散熱體，所述風(fēng)扇對(duì)著所述散熱體吹風(fēng)。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，所述中頻甲板電源還包括:遠(yuǎn)程控制器，連接至所述主控芯片，用于與所述主控芯片交換信號(hào)，根據(jù)所述信號(hào)設(shè)置所述中頻甲板電源的工作參數(shù)以及遠(yuǎn)程控制所述中頻甲板電源的啟動(dòng)與關(guān)閉；還用于接收所述主控芯片發(fā)送的所述中頻甲板電源的當(dāng)前工作參數(shù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的工作參數(shù)和所述當(dāng)前工作參數(shù)檢測(cè)所述中頻甲板電源的狀態(tài)是否正常。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，所述功率逆變單元包括:至少一個(gè)H橋絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡(jiǎn)稱為 IGBT)和至少一個(gè)全波整流管。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種電磁勘探系統(tǒng)，包括:中頻甲板電源、電纜和水下可控源，其中，所述中頻甲板電源是上述任一實(shí)施例中所述的水下勘探中頻甲板電源，所述中頻甲板電源設(shè)置在船上，通過所述電纜與所述水下可控源連接，為所述水下可控源供電。
[0013]通過本發(fā)明的水下勘探中頻甲板電源及電磁勘探系統(tǒng)，利用GPS秒脈沖進(jìn)行相位同步以及利用SPWM技術(shù)，得到預(yù)設(shè)頻率(O?400Hz)和預(yù)設(shè)電壓(O?400V)的正弦信號(hào)，然后經(jīng)過升壓，得到高壓中頻的電源輸出。中頻供電使得水下發(fā)射機(jī)重量、體積均大幅度減小。高壓供電使得在供電電纜上的損耗大大減少，因此，到達(dá)大功率深水可控源的電壓有所升高，進(jìn)而可以產(chǎn)生大電流(如1000A)，順利實(shí)現(xiàn)大功率電磁勘探作業(yè)。另外，利用水循環(huán)散熱為產(chǎn)生熱量較多的功率逆變單元進(jìn)行散熱，散熱效果好，逆變效率高，進(jìn)而提高了電源的工作效率；且散熱單元體積小，進(jìn)而整個(gè)中頻甲板電源的體積也較小。因此，采用該中頻甲板電源，使水下可控源發(fā)射機(jī)小型化成為可能，且電源的電壓、頻率可在范圍內(nèi)任意設(shè)置，該電源可以配接各種逆變發(fā)射系統(tǒng)，使用的靈活性很強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0015]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的水下勘探中頻甲板電源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的水下勘探中頻甲板電源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的SPWM技術(shù)的波形示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的水循環(huán)散熱單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明又一實(shí)施例的水下勘探中頻甲板電源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6是本發(fā)明實(shí)施例的波形驅(qū)動(dòng)輸出電路的示意圖；
[0021]圖7是本發(fā)明實(shí)施例的功率逆變單元的電路示意圖；
[0022]圖8是本發(fā)明實(shí)施例的升壓濾波單元中濾波部分的電路示意圖；
[0023]圖9是本發(fā)明實(shí)施例的中頻甲板電源的電路示意圖；
[0024]圖10是本發(fā)明實(shí)施例的電磁勘探系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]針對(duì)目前深水可控源電磁勘探發(fā)射源的甲板供電電源功率小、電壓低、頻率低、散熱效果差等問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種水下勘探中頻甲板電源(AC-DC-AC)，適用于大功率深水可控源的供電，為深水可控源大功率電磁勘探的實(shí)現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0027]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的水下勘探中頻甲板電源的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，中頻甲板電源包括:整流濾波單元10、功率逆變單元20、SPWM波合成單元30、升壓濾波單元40、主控單元50、GPS單元60和水循環(huán)散熱單元70。下面對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]整流濾波單元10的輸入端連接至船上發(fā)電機(jī)11的輸出端；功率逆變單元20的輸入端分別連接至整流濾波單元10的輸出端和SPWM波合成單元30的輸出端，SPWM波合成單元30的輸入端連接至主控單元50，主控單元50連接至GPS單元60 ;升壓濾波單元40的輸入端連接至功率逆變單元20的輸出端，升壓濾波單元40的輸出端作為中頻甲板電源的輸出端；水循環(huán)散熱單元70與功率逆變單元20連接。
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