瞬变电磁法高动态电流陡脉冲发射电路研究

瞬变电磁法(transient electromagnetic method,TEM)要求激励脉冲电流下降沿高度线性、稳定,并具有关断延时短、无电流过冲和良好的正负向一致性等特点,全桥电路可用于产生双极性电流脉冲,但在母线电压低、负载电感量大、回路电阻小的情况下,脉冲的前后沿波形形状难以满足瞬变电磁法要求。提出恒压钳位电流陡脉冲发射电路,讨论了电路参数计算、能量回馈和损耗等问题,采用仿真和实验方法,与改进RCD缓冲器、电感能量衰减器(inductance energy decay device,IEDD)和准谐振发射电路作了对比分析。结果表明,推荐电路关断延时短,下降沿线性度高且斜率可调,电路参数最优解与负载、电源和输出电流不相关,改善了上升沿波形,减小了能量损耗。讨论阻断二极管位置对关断性能的影响并提出了在不同输出功率情况下的推荐方案。     

瞬变电磁发射机中的电流脉冲整形技术

如何在大功率、大电感情况下实现电流脉冲短关断延时和下降沿高线性度是瞬变电磁发射机的关键问题。文中讨论了常规吸收电路对脉冲下降沿线性度、关断延时、电压应力等方面产生的影响,计算了电路参数最优解,提出了一种准谐振型吸收电路,分析了电路参数与关断延时、下降沿线性度的关系,运用Matlab和PSim进行了计算和仿真分析。实验证明,推荐电路具有关断延时短、正负脉冲一致性好、无过冲现象等特点,适宜于TEM发射机的负载能量吸收电路。     

瞬变电磁发射机控制系统设计

瞬变电磁发射机是瞬变电磁系统的组成部分。论文介绍了瞬变电磁发射机控制系统的功能框图、硬件设计和软件设计，实现了发射电流、关断延迟时间的测量，以及内同步外同步双工作模式，发射机具有发射电流大、关断延迟时间短、下降沿线性度高的特点。实验证明，该控制系统功能完善，可靠性高，达到了设计要求。     

一种改善瞬变电磁发射电流波形的系统设计

为了减小瞬变电磁发射机发射电流的关断时间,保证发射电流关断沿的线性度,抑制关断后电流过冲,简化钳位电压电路,设计了一种简便的瞬变电磁发射系统。提出了一种利用TVS管和电容相结合的恒压钳位电路并采用传统的在负载两端并联匹配电阻的吸收方式。通过调节TVS管的稳压值,可以调节关断时间和关断沿斜率;选择直接在负载两端匹配合适电阻,保证了关断前期处于欠阻尼状态,关断后期处于临界阻尼状态,在快速关断的前提下,有效防止关断后电流过冲,达到了改善发射电流波形的目的。实验结果表明,该系统电路结构简单、稳定、易于实现,在短关断延时、关断沿线性化和关断后无过冲方面,得到明显改善。     

两种新颖的准谐振型电流陡脉冲整形电路

为了减小瞬变电磁发射机电流脉冲关断延时、提高下降沿线性度、改善电流正负下降沿波形一致性，提出耗能型、馈能型两种准谐振型电流陡脉冲整形电路。推导关断延时、下降沿线性度与整形电路元件参数、供电电压、电压应力的关系，提出电路参数优化计算数学模型。通过与RCD电路的对比分析、软件仿真和实验，结果表明两种整形电路关断延时小，线性度较好，电流无过冲现象，并具有与供电电压无关的特性。其中馈能型整形电路具有上升沿提升能力，耗能型整形电路具有关断延时更小的特点，适合大电感负载情况下产生稳定的、精准的电流陡脉冲，目前耗能型整形电路已在瞬变电磁发射机中得到成功应用。     

梯形脉冲瞬变电磁发射机

电磁发射机是瞬变电磁探测系统的重要组成部分。论文提出了一种单极性脉冲电流发射机,介绍了该发射机的设计电路,实现了发射电流、发射电压及延迟时间的测量。该发射机具有体积小、重量轻、发射电流延迟时间短、线性度高、幅值稳定等特点。经实验测试,其各项性能基本达到了设计要求。     

斜阶跃场源瞬变电磁法的全程视电阻率数值计算

推导了斜阶跃场源激励下采样零时刻在发射电流关断处的均匀导电半空间瞬变响应解析式,分析了斜阶跃场源激励下的磁场、感应电压与视电阻率的对应关系,指出用感应电压定义的全程视电阻率可能存在无解或多解的情况。提出了一种全程视电阻率直接计算方法,将发射电流关断时间作为系统参数参与视电阻率的计算,可以方便地计算出中心回线装置下测量目标的全程视电阻率。理论模型的分析与Electromagnetic Model Analysis软件计算数据的比较证明了这种数值算法的可行性。不同于常规数据校正算法,提出的全程视电阻率直接算法具有更小的误差和更快的计算速度,由于斜阶跃场源技术的成熟,该算法具有一定的应用价值。     

基于LabVIEW的航空瞬变电磁数据采集系统

根据航空瞬变电磁法的原理及其信号特点,按照长时间连续采集和存储的要求,设计了基于LabVIEW的航空瞬变电磁数据采集系统。系统硬件平台以NI PXIe-4492动态信号采集卡为核心,搭配NI PXIe-6674T和NI PXI-6682H等辅助板卡进行搭建;软件部分采用LabVIEW编写,利用生产者/消费者模式,结合用户事件处理循环和队列消息处理器,实现了数据连续采集、存储、实时处理及显示的功能,并解决了发射和接收时钟不同步的问题。最后实验表明,该系统能够长时间稳定采集,并且各项性能满足设计要求。     

GPS同步瞬变电磁探测系统设计

瞬变电磁法是电法勘探的一种重要手段,基本原理是根据物质电阻率差异来确定被探测目标的物理参数,广泛应用于找矿、地下水探测、环境污染探测、工程探测、军事探测等方面.瞬变电磁探测系统发射机与接收机要求严格同步,同步误差要求小于1μs.本文系统阐述了GPS(全球卫星定位系统)同步瞬变电磁探测系统的工作原理、系统组成及技术特点.并根据野外实际探测结果与要求,讨论了其他同步方式的优缺点、IGBT快关断大功率发射机、基于浮点放大的同步接收机的设计等问题.     

浅海底瞬变电磁探测发射系统研究

研究了瞬变电磁探测发射系统中的几项关键技术,包括发射桥路的对比和选择,发射驱动电路的设计、缓冲吸收电路的设计以及过流保护电路的设计等。针对浅海底探测这一应用环境的特殊性,设计了一套浅海底拖曳式瞬变电磁探测的发射系统,给出仪器系统总体框图。系统实现了小型化、无人操作、大电流、短关断时间及小过冲电流的发射。给出了发射波形的实测结果。     

三维瞬态涡流-电路-运动系统耦合问题的新解法

提出一种分析瞬态三维电磁场-电路-运动系统耦合问题的新方法,该方法考虑了外部电路、材料非线性、涡流影响以及运动等因素,适用于工程计算。对于三维瞬态涡流场与电路耦合问题,应用Crank-Nicholson法进行求解;对于运动问题,应用一种非协调网格技术的插值运动边界法进行求解;三维电磁转矩的计算应用节点力法实现。为验证该方法的有效性,将其应用于Team Work问题10、 24以及24的运动模型的分析与计算,得到的结果误差均小于2 %且计算时间明显缩短,即该方法能较为高效准确地解决瞬态三维电磁场-电路-运动系统耦合的问题。     

基于变压器电磁耦合瞬态模型的三相桥式整流电路的换相分析

建立了基于电磁耦合原理的三相三柱式变压器的瞬态数学模型,分析了三相桥式整流电路的换相过程.     

暂态保护用小功率电流互感器的设计

介绍了暂态保护用小功率电流互感器的设计原理,对其特性和设计进行了分析和研究,并研制了一个圆环形电流互感器.     

阻抗匹配平衡变压器的暂态仿真研究

建立了阻抗匹配平衡变压器的暂态仿真模型,比较了暂态模型和等值电路在计算稳态短路电流中的效果.     

暂态保护用电流互感器设计计算软件的开发

介绍了暂态保护用电流互感器的基本特性和TPY级电流互感器的性能特点,并描述了暂态保护用电流互感器设计计算软件中各模块的功能。     

保护用电流互感器暂态特性的直接法试验

介绍了保护用电流互感器暂态特性试验的直接法及强电流实验室应具备的试验条件.     

变压器冲击试验中叠加工频电压时的受试端子上的电压过渡过程表示式

从理论上用数字方法推导出工频电压叠加冲击电压时受试端子上的电压过渡表示式,并从绕组主、纵绝缘强度角度出发,对该表示提出了一些原则上的看法。     

基于分频器理论的新能源电网暂态频率稳定分析方法

在分析输配电线路频率相关参数时,将频率固定为额定值的时域仿真法是电力系统暂态频率稳定分析的常用方法。然而,随着新能源比例不断提升,电网各节点频率时空分布差异更为显著,已有传统数值微分频率分析方法难以保证分析精度。因此,文中提出一种基于分频器理论的新型电力系统暂态频率分析方法。与传统频率分析方法相比,该方法所得节点频率可随节点间电气距离变化而改变,在暂态过程中可更准确地刻画瞬态条件,实现各节点实时频率准确获取。通过建立简单含风电的三端系统,分析了基于分频器理论的实现方式,通过仿真验证了所提方法的正确性和优越性,可为新型电力系统频率稳定分析和控制设计提供新的思路和参考方案。     

遗传神经网络的瞬变电磁视电阻率求解算法

提出用遗传神经网络求解中心回线装置下瞬变电磁法(TEM)的视电阻率。根据中心回线方式的瞬变电磁响应关系式,设计出神经网络的输入输出关系和单输入单输出的三层网络结构。计算出神经网络的输入输出样本集,并通过尝试法确定隐含层的神经元个数。引入遗传算法优化神经网络结构的连接权值,得到了最优连接权值的GABP神经网络。用该神经网络对瞬变电磁响应的非线性方程进行拟合,得到以实测数据计算的核函数值所一一对应的瞬变场参数值,达到求视电阻率并成像的目的。通过对地下高阻块状异常体模型和电力系统钢制扁钢材料的接地网模型两个实例模型的仿真计算证明,得到视电阻率断面图,达到了求解反问题的效果。理论模型与实际数据计算表明,遗传优化的BP神经网络使得瞬变电磁视电阻率的计算时间大大缩短,是个实用的算法。该方法为瞬变电磁接地网故障实时诊断平台提供必要的技术基础。