一種海洋可控源發(fā)射系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及海洋電磁探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海洋可控源發(fā)射系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在海洋資源勘探開發(fā)過程中，由于鉆井成本高、投資風(fēng)險大，世界上各大石油公司在進行海上鉆井前，都要開展地震、重力、磁力等多種海洋地球物理方法的綜合勘探工作，以提高鉆井成功率。海洋可控源電磁探測具有能夠區(qū)分圈閉內(nèi)油水性質(zhì)、揭露火山巖覆蓋下的“高阻體”的特點，已成為降低深水油氣資源鉆探風(fēng)險的最重要手段之一。可控源海洋電磁勘探系統(tǒng)通過由拖船拖曳的發(fā)射機向海底供電激發(fā)，將多分量電磁接收機布設(shè)在海底測量電磁場值。通過計算視電阻率和相位，或者直接利用所觀測的電場和磁場達到探測地下電性分布特征的目的，揭示底層結(jié)構(gòu)和油氣等礦產(chǎn)資源的分布規(guī)律。
[0003]海洋可控源電磁發(fā)射系統(tǒng)作為海洋可控源電磁探測的重要組成部分，為勘探過程提供了人工激勵場源。但由于負載對象的特殊性，在進行海洋可控源電磁發(fā)射過程中往往面臨著各種技術(shù)難題:數(shù)千米的海底電纜導(dǎo)致了交流輸電過程中功率因數(shù)低、波形失真嚴重;水下艙體中的電力變換模塊體積大，散熱差，大大降低了發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定性。功率器件的電應(yīng)力較低，限制了發(fā)射系統(tǒng)的輸出功率，影響了勘探效果。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的其中一個目的在于提供一種海洋可控源發(fā)射系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中長距離的交流輸電過程中功率因數(shù)低、波形失真嚴重，以及電力變換模塊過大且散熱差的技術(shù)問題。
[0005]為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型實施例提供了一種海洋可控源發(fā)射系統(tǒng)，包括大功率發(fā)電機，用于產(chǎn)生三相交流電，還包括:船上變電單元、水下變電單元和發(fā)射電極，其中:
[0006]所述船上變電單元的輸入端與所述大功率發(fā)電機相連接，用于將所輸入的三相交流電轉(zhuǎn)換成第一單相交流電；
[0007]所述水下變電單元的輸入端與所述船上變電單元的輸出端相連接，用于將所述第一單相交流電轉(zhuǎn)換成第一直流電；
[0008]所述發(fā)射電極的輸入端與所述水下變電單元的輸出端相連接，用于將所輸入的第一直流電逆變成一定頻率的交流方波信號。
[0009 ] 可選地，所述船上變電單元包括三相整流電路、逆變橋電路、升壓變壓器和船上控制電路，其中:
[0010]所述三相整流電路的輸入端與所述大功率發(fā)電機相連接，用于將三相交流電轉(zhuǎn)換成第二直流電；
[0011]所述逆變橋電路的輸入端與所述三相整流電路的輸出端相連接，控制端與所述船上控制電路的輸出端相連接，用于在所述船上控制電路輸出信號的控制下將所述第二直流電轉(zhuǎn)換成第二單相交流電；
[0012]所述升壓變壓器的輸入端與所述逆變橋電路的輸出端連接，用于將所述第二單相交流電轉(zhuǎn)換成第一單相交流電；
[0013]可選地，所述船上變電單元還包括載波調(diào)制器與上位機，其中:
[0014]所述載波調(diào)制器的輸入端與所述升壓變壓器的輸出端相連接，輸出端與所述上位機的輸入端相連接；
[0015]所述上位機的輸出端與所述船上控制電路的輸入端相連接；
[0016]可選地，所述水下變電單元包括:單相整流電路、波形跟蹤控制電路、DC/DC變換器、水下控制電路和發(fā)射橋，其中:
[0017]所述單相整流電路的輸入端連接第一單相交流電，輸出端與所述波形跟蹤控制電路相連接，用于將所述第一單相交流電轉(zhuǎn)換成第三直流電；
[0018]所述波形跟蹤控制電路的輸出端與所述DC/DC變換器的輸入端相連接，控制端與所述水下控制電路的輸出端相連接，用于在所述水下控制電路的控制下對所述第三直流電進行濾波；
[0019]所述DC/DC變換器的輸出端與所述發(fā)射橋的輸入端相連接，控制端與所述水下控制電路的輸出端相連接，用于在所述水下控制電路的控制下將所述第三直流電轉(zhuǎn)換成第四直流電；
[0020]所述發(fā)射橋的輸出端與所述發(fā)射電極相連接，控制端與所述水下控制電路的輸出端相連接，用于在所述水下控制電路的控制下將所述第四直流電轉(zhuǎn)換成第一直流電。
[0021]可選地，所述波形跟蹤控制電路包括:電感L、開關(guān)模塊S、二極管D、電容C、電壓跟蹤子單元和電流跟蹤子單元，其中:
[0022]所述開關(guān)模塊S的第一端經(jīng)所述電感L連接所述單相整流電路的第一輸出端;第二端連接所述單相整流電路的第二輸出端，控制端連接所述電流跟蹤子單元的輸出端；
[0023]所述二極管D的陽極連接所述開關(guān)模塊S的第一端，陰極連接所述電容C的第一端；所述電容C的第二端連接所述開關(guān)模塊S的第二端；
[0024]所述電壓跟蹤子單元的第一輸入端輸入所述電容C的兩端電壓，第二輸入端輸入給定電壓，其輸出端連接所述電流跟蹤子單元的第一輸入端；
[0025]所述電流跟蹤子單元的第二輸入端輸入所述電感L的輸入端的電壓，輸出端連接所述開關(guān)模塊S的控制端；
[0026]可選地，所述DC/DC變換器包括:第一支路子單元、第二支路子單元、第三支路子單元、隔離子單元、整流橋子單元和濾波子單元，其中:
[0027]所述第一支路子單元、所述第二支路子單元和所述第三支路子單元并聯(lián)于第一并聯(lián)端與第二并聯(lián)端;且所述第一并聯(lián)端連接所述波形跟蹤控制電路的第一輸出端，所述第二并聯(lián)端連接所述波形跟蹤控制電路的第二輸出端；
[0028]所述第一支路子單元的輸出端分別連接所述第二支路子單元的輸入端和所述第三支路子單元的輸入端；
[0029]所述隔離子單元的第一輸入端與所述第二支路子單元的輸出端相連接，第二輸入端與所述第三支路子單元的輸出端相連接;第一輸出端與所述整流橋子單元的第一輸入端相連接，第二輸出端與所述整流橋子單元的第二輸入端相連接；
[0030]所述整流橋子單元的第一輸出端與所述濾波子單元的第一輸入端連接，第二輸出端與所述濾波子單元的第二輸入端連接。
[0031 ]可選地，所述第一支路子單元包括電容Cl和電容C2，其中:
[0032]所述電容Cl的第一端與所述波形跟蹤控制電路的第一輸出端相連接，第二端與所述電容C2的第一端相連接;所述電容C2的第二端與所述波形跟蹤控制電路的第二輸出端相連接。
[0033]可選地，所述第二支路子單元和所述第三支路子單元采用相同的電路拓撲結(jié)構(gòu)，所述第二支路子單元包括:開關(guān)模塊Ql、開關(guān)模塊Q2、開關(guān)模塊Q3、開關(guān)模塊Q4、二極管DCl和二極管DC2，其中:
[0034]所述開關(guān)模塊Ql的第一端連接所述波形跟蹤控制電路的第一輸出端，第二端與所述開關(guān)模塊Q2、所述開關(guān)模塊Q3和所述開關(guān)模塊Q4依次串聯(lián)，且所述開關(guān)模塊Q4的第二端連接所述波形跟蹤控制電路的第二輸出端；
[0035]可選地，所述開關(guān)模塊Q1、所述開關(guān)模塊Q2、所述開關(guān)模塊Q3與所述開關(guān)模塊Q4采用相同的電路拓撲結(jié)構(gòu);所述開關(guān)模塊Ql包括晶體管Tl、泄放二極管和泄放電容，其中所述泄放二極管的陰極與所述晶體管Tl的第一端連接，陽極與所述晶體管Tl的第二端連接;所述泄放電容的第一端與所述晶體管Tl的第一端連接，第二端與所述晶體管Tl的第二端連接。
[0036]可選地，所述濾波子單元包括電容Cf和電感Lf;所述電感Lf的第一端連接所述整流橋子單元的第一輸出端，第二端經(jīng)過所述電容Cf連接所述整流橋子單元的第二輸出端。
[0037]本實用新型涉及一種海洋可控源電磁發(fā)射系統(tǒng)，船上變電單元將發(fā)電機產(chǎn)生的三相交流電整流逆變升壓為0-3500V/50HZ幅值可調(diào)的單相交流電，為水下部分提供原始電能；水下變電單元對單機交流電進行整流并進行波形跟蹤校正后，經(jīng)過發(fā)射橋逆變?yōu)轭l率可調(diào)的方波交流電，通過發(fā)射橋偶極將電能激發(fā)到海水介質(zhì)中。本實用新型具有開關(guān)損耗低，功率因數(shù)高，電壓應(yīng)力小，功率大，體積小，重量輕的特點。
【附圖說明】
[0038]通過參考附圖會更加清楚的理解本實用新型的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本實用新型進行任何限制，在附圖中:
[0039]圖1是本實用新型實施例提供的一種海洋可控源發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0040]圖2是本實用新型實施例提供的波形跟蹤控制電路圖；
[0041 ]圖3是本實用新型實施例提供的DC/DC變換器電路圖；
[0042]圖4是本實用新型實施例提供的發(fā)射橋電路示意圖；
[0043]圖5是圖4所示發(fā)射橋電路的驅(qū)動信號和輸出波形示意圖
[0044]圖6是本實用新型實施例提供的發(fā)射橋偶極結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0046]本實用新型實施例提供了一種海洋可控源發(fā)射系統(tǒng)，如圖1所示，包括大功率發(fā)電機100，用于產(chǎn)生三相交流電，還包括:船上變電單元200、水下變電單元300和發(fā)射電極400，其中:
[0047]船上變電單元200的輸入端與大功率發(fā)電機100相連接，用于