一種諧振式雙電源供電航空電磁發(fā)射裝置的制作方法

本發(fā)明涉及航空電磁勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種時(shí)間域諧振式雙電源供電大磁矩航空電磁發(fā)射裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于礦產(chǎn)資源的需要不斷增加。國(guó)內(nèi)地形條件相對(duì)優(yōu)良的地區(qū)，礦產(chǎn)資源的勘探已經(jīng)基本完成。然而，占到我國(guó)國(guó)土面積65％以上的中西部地區(qū)，由于其礦產(chǎn)資源豐富，但其地形條件極其惡劣，使得人員無法在地面進(jìn)行礦產(chǎn)資源的勘探工作，導(dǎo)致其蘊(yùn)含的豐富礦產(chǎn)資源無法得到有效開采。為了解決此問題，人們對(duì)于礦產(chǎn)資源的勘探(特別是復(fù)雜地形區(qū)域)逐漸的將目光轉(zhuǎn)向航空電磁勘探法(aem)。

aem又分為頻率域航空電磁法(afem)和時(shí)間域航空電磁法(atem)，atem的實(shí)現(xiàn)通過飛行平臺(tái)搭載產(chǎn)生瞬變電磁場(chǎng)的航空電磁發(fā)射裝置，離地面一定高度進(jìn)行飛行作業(yè)。諧振主電路產(chǎn)生半正弦電流，通過發(fā)射電路向空中及地下發(fā)射半正弦磁場(chǎng)(又稱一次磁場(chǎng))，當(dāng)深層地下存在良導(dǎo)體時(shí)，激發(fā)其產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)(又稱二次磁場(chǎng))。在半正弦電流產(chǎn)生期間(on-time)，接收裝置接收來自空中一次磁場(chǎng)及地下良導(dǎo)體產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)，由于二次磁場(chǎng)表征地下良導(dǎo)體的特性參數(shù)及其分布情況。所以，通過分析接收裝置接收的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，可以得到地下良導(dǎo)體的特性參數(shù)(介電常數(shù)、電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率等)及其狀態(tài)特性分布情況。在半正弦電流關(guān)斷期間(off-time)，接收裝置僅接收來自地下良導(dǎo)體隨時(shí)間變化的自衰變的二次磁場(chǎng)，所以接收的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)表征地下導(dǎo)體的特性參數(shù)更加明顯，所以現(xiàn)在普遍采用僅接收地下良導(dǎo)體自衰變產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)來分析地下礦產(chǎn)資源的分布情況。

為了滿足礦產(chǎn)資源探測(cè)深度的不斷增加，需要加大航空電磁發(fā)射裝置的發(fā)射磁矩。然而，增加發(fā)射磁矩則需要增加發(fā)射電流，進(jìn)而需要不斷增加發(fā)射裝置的發(fā)射功率。因此，研發(fā)高效率，大功率的航空電磁發(fā)射裝置是航空電磁勘探領(lǐng)域一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。但是，隨著電磁發(fā)射裝置功率的增加，發(fā)射裝置的重量和體積也將增加；受飛行平臺(tái)搭載空間及搭載重量的限制，發(fā)射裝置的重量和體積不能無限增大。

當(dāng)前現(xiàn)有航空電磁發(fā)射裝置要么只依靠直流機(jī)載電源供電，要么只依靠吊裝交流發(fā)電機(jī)組供電，沒有實(shí)現(xiàn)功率的最大化利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種諧振式雙電源供電航空電磁發(fā)射裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種諧振式雙電源供電航空電磁發(fā)射裝置，包括：大功率主回路模塊和控制回路；

所述大功率主回路模塊包括：交流發(fā)電機(jī)組、直流機(jī)載電源、功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路；

所述交流發(fā)電機(jī)組和直流機(jī)載電源并行連接在所述功率變換主電路上，所述功率變換主電路對(duì)機(jī)載電源直流電經(jīng)高頻逆變橋轉(zhuǎn)換為高頻交流電、對(duì)發(fā)電機(jī)組交流電經(jīng)可控整流橋和高頻逆變橋轉(zhuǎn)換為高頻交流電，高頻交流電經(jīng)高頻不控整流橋轉(zhuǎn)換為直流電，并將直流電經(jīng)半橋逆變?yōu)樗璋l(fā)射頻率的交流方波；

所述功率變換主電路與所述諧振主電路相連，所述諧振主電路將交流方波轉(zhuǎn)換為固定諧振頻率的正弦波；

所述諧振主電路與所述發(fā)射電路相連，通過發(fā)射電路發(fā)射所需發(fā)射頻率和波形的電磁波；

所述控制回路包括：電源檢測(cè)模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、控制模塊和監(jiān)測(cè)顯示模塊；

所述電源檢測(cè)模塊分別與所述交流發(fā)電機(jī)組、直流機(jī)載電源相連，用于檢測(cè)兩者的電流值和電壓值；

所述信號(hào)檢測(cè)模塊分別與所述功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路相連，用于檢測(cè)電路中的信號(hào)；

所述控制模塊分別與所述電源檢測(cè)模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和監(jiān)測(cè)顯示模塊相連，所述驅(qū)動(dòng)模塊分別與所述功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路相連；所述控制模塊根據(jù)電源檢測(cè)模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊檢測(cè)的信號(hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路的驅(qū)動(dòng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述功率變換主電路包括：機(jī)載電源功率變換器、發(fā)動(dòng)機(jī)組功率變換器、單相不控整流器和半橋逆變電路；

所述機(jī)載電源功率變換器與所述直流機(jī)載電源相連，用于將機(jī)載電源直流電經(jīng)高頻逆變橋轉(zhuǎn)換為高頻交流電；

所述發(fā)動(dòng)機(jī)組功率變換器包括：三相可控整流電路和高頻逆變電路，所述三相可控整流電路與所述交流發(fā)電機(jī)組相連，用于對(duì)發(fā)電機(jī)組交流電進(jìn)行可控整流；所述高頻逆變電路與所述三相可控整流電路相連，用于將可控整流后的交流電經(jīng)高頻逆變橋轉(zhuǎn)換為高頻交流電；

所述單相不控整流器分別與所述機(jī)載電源功率變換器、發(fā)動(dòng)機(jī)組功率變換器相連，用于將轉(zhuǎn)換后的高頻交流電經(jīng)高頻不控整流橋轉(zhuǎn)換為直流電；

所述半橋逆變電路與所述單相不控整流器相連，用于將直流電經(jīng)半橋逆變?yōu)樗璋l(fā)射頻率的交流方波。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述功率變換主電路還包括功率變壓器t1、t2；

功率變壓器t1的原邊與所述機(jī)載電源功率變換器相連，功率變壓器t2的原邊與所述發(fā)動(dòng)機(jī)組功率變換器相連；功率變壓器t1與功率變壓器t2的副邊相串聯(lián)且接入所述單相不控整流器中，用于將交流發(fā)電機(jī)組與直流機(jī)載電源轉(zhuǎn)換后的高頻交流電進(jìn)行疊加；其中，交流發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換后的高頻交流電與直流機(jī)載電源轉(zhuǎn)換后的高頻交流電的頻率及相位均相同。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)載電源功率變換器采用高頻逆變的方式，所述機(jī)載電源功率變換器與所述發(fā)動(dòng)機(jī)組功率變換器中的高頻逆變電路的采用相同頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述半橋逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率與所述諧振主電路的諧振頻率一致。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述諧振主電路包括電容器組和電感可調(diào)電路；

所述電容器組用于對(duì)諧振主電路產(chǎn)生的正弦波的諧振頻率進(jìn)行粗調(diào)；

所述電感可調(diào)電路包括igbt11和帶有勵(lì)磁線圈的可變電感器l3，所述igbt11和勵(lì)磁線圈串聯(lián)接在直流機(jī)載電源上，通過控制igbt11的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比控制勵(lì)磁線圈的電流值，進(jìn)而控制可變電感器l3的電感量，實(shí)現(xiàn)對(duì)正弦波的諧振頻率的精調(diào)；

所述諧振主電路與所述發(fā)射電路采用諧振變壓器t3相連。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)射電路包括發(fā)射線圈和泄能電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、當(dāng)前現(xiàn)有航空電磁發(fā)射裝置要么只依靠直流機(jī)載電源供電，要么只依靠吊裝交流發(fā)電機(jī)組供電，沒有實(shí)現(xiàn)功率的最大化利用；本發(fā)明采用直流機(jī)載電源與交流發(fā)電機(jī)組同時(shí)并行供電的方式，使直流機(jī)載電源發(fā)揮出最大的輸出功率，這樣可以減小吊裝交流發(fā)電機(jī)的容量，進(jìn)而減小了吊裝重量與體積，從而在有限的吊裝飛行平臺(tái)上輸出功率達(dá)到最大值。

2、由于功率變壓器t1和t2副邊串聯(lián)組成，所以變壓器t1和t2的原邊交流電壓波形頻率和相位必須相同。本發(fā)明設(shè)計(jì)的直流機(jī)載電源的高頻逆變和交流發(fā)電機(jī)組的高頻逆變采用相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；為了確保能夠最大化利用直流機(jī)載電源的輸出功率，當(dāng)高頻逆變部分的驅(qū)動(dòng)信號(hào)達(dá)到最大占空比時(shí)，使得直流機(jī)載電源的輸出功率達(dá)到最大化；通過調(diào)節(jié)三相可控整流電路中可控硅的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比來調(diào)節(jié)交流發(fā)電機(jī)組的輸出功率，實(shí)現(xiàn)了直流機(jī)載電源輸出功率和交流發(fā)電機(jī)組輸出功率的合理分配與單獨(dú)控制問題。

3、直流機(jī)載電源和交流發(fā)電機(jī)組功率變換器均采用高頻逆變的方式，這樣可以大大減小了功率變壓器的重量和體積，非常適合在有限的飛行平臺(tái)上使用。

4、當(dāng)前航空電磁發(fā)射裝置諧振主電路上級(jí)的逆變電路普遍采用全橋逆變的方式，造成開關(guān)管的浪費(fèi)；本發(fā)明采用半橋逆變電路可以減小諧振電路的電容個(gè)數(shù)。

5、當(dāng)前航空電磁發(fā)射裝置采用的諧振電路產(chǎn)生正弦波的諧振頻率只能靠切換投入的電容值實(shí)現(xiàn)粗略的調(diào)整；本發(fā)明在粗調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，加入電感可調(diào)電路，靠輔助電路控制其線圈的電流值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)諧振頻率的精確調(diào)節(jié)。

6、諧振主電路與發(fā)射電路之間采用諧振變壓器t3連接，這樣起到了隔離的作用，進(jìn)而增加了發(fā)射裝置的可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的諧振式雙電源供電航空電磁發(fā)射裝置的框架圖；

圖2為圖1中大功率主回路模塊的電氣連接圖；

圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的諧振式雙電源供電航空電磁發(fā)射裝置的功率轉(zhuǎn)換流程圖；

圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的諧振式雙電源供電航空電磁發(fā)射裝置的能量分配示意圖；

圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的流經(jīng)發(fā)射線圈的電流波形示意圖；

圖6為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的高頻逆變電路波形圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(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)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(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)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供一種諧振式雙電源供電航空電磁發(fā)射裝置，通過直升機(jī)機(jī)載電源和吊裝發(fā)電機(jī)組同時(shí)向發(fā)射線圈供電。本發(fā)明的電磁發(fā)射裝置包括大功率主回路模塊和控制回路；大功率主回路模塊包括交流發(fā)電機(jī)組、直流機(jī)載電源、功率變換主電路、諧振主電路、發(fā)射電路?？刂苹芈钒刂颇K、電源檢測(cè)模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、監(jiān)測(cè)顯示模塊。其中，交流發(fā)電機(jī)組和直流機(jī)載電源并行連接功率變換主電路，功率變換主電路連接諧振主電路，諧振主電路連接發(fā)射電路。交流發(fā)電機(jī)組和直流機(jī)載電源連接電源檢測(cè)模塊用于檢測(cè)兩者輸出的電流值和電壓值。信號(hào)檢測(cè)模塊連接功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路，檢測(cè)電路中的各種信號(hào)。驅(qū)動(dòng)模塊連接功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路，為所有開關(guān)管igbt和可控硅提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)?？刂颇K連接電源檢測(cè)模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，它接收來自電源檢測(cè)模塊和信號(hào)檢測(cè)模塊的信號(hào)，并進(jìn)行判斷做出相應(yīng)的決策，輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)送入驅(qū)動(dòng)模塊。功率變換主電路包括機(jī)載電源功率變換器、發(fā)電機(jī)組功率變換器(包括三相可控整流電路和高頻逆變電路)、功率變壓器、單相不控整流器、半橋逆變電路。諧振主電路包括電感可調(diào)電路、諧振變壓器和電容器組。發(fā)射電路包括發(fā)射線圈和泄能電路。直流機(jī)載電源和交流發(fā)電機(jī)組并聯(lián)同時(shí)向功率變換主電路供電，然后經(jīng)過半橋逆變電路發(fā)射方波電壓，經(jīng)過諧振主電路產(chǎn)生固定諧振頻率的正弦電壓基波，通過諧振變壓器傳遞給發(fā)射線圈，從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)射半周期正弦波的目的。

受飛行平臺(tái)搭載空間及搭載重量的限制，本發(fā)明提出采用雙電源供電模式，即吊裝交流發(fā)電機(jī)組和直流機(jī)載電源同時(shí)向電磁發(fā)射裝置供電，提高了發(fā)射裝置的輸出功率。為了提高發(fā)射裝置的效率，增加其運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低主電路的復(fù)雜程度，功率變換主電路采用半橋逆變電路，可調(diào)電感器可使諧振頻率在粗調(diào)節(jié)的同時(shí)進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，諧振變壓器不僅起到諧振電路與發(fā)射電流隔離的作用，而且其漏感充當(dāng)一部分諧振電路的電感值，降低了電路的復(fù)雜程度，提高了電路的穩(wěn)定性。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖1、2所示，本發(fā)明提供一種諧振式雙電源供電航空電磁發(fā)射裝置，包括：大功率主回路模塊和控制回路；

大功率主回路模塊包括：交流發(fā)電機(jī)組、直流機(jī)載電源、功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路；交流發(fā)電機(jī)組和直流機(jī)載電源并行連接在功率變換主電路上，功率變換主電路對(duì)機(jī)載電源直流電經(jīng)高頻逆變橋轉(zhuǎn)換為高頻交流電、對(duì)發(fā)電機(jī)組交流電經(jīng)可控整流橋和高頻逆變橋轉(zhuǎn)換為高頻交流電，高頻交流電經(jīng)高頻不控整流橋轉(zhuǎn)換為直流電，并將直流電經(jīng)半橋逆變?yōu)樗璋l(fā)射頻率的交流方波；功率變換主電路與諧振主電路相連，諧振主電路將交流方波轉(zhuǎn)換為固定諧振頻率的正弦波；諧振主電路與發(fā)射電路相連，通過發(fā)射電路發(fā)射所需發(fā)射頻率和波形的電磁波。

控制回路包括：電源檢測(cè)模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、控制模塊和監(jiān)測(cè)顯示模塊；電源檢測(cè)模塊分別與交流發(fā)電機(jī)組、直流機(jī)載電源相連，用于檢測(cè)兩者的電流值和電壓值；信號(hào)檢測(cè)模塊分別與功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路相連，用于檢測(cè)電路中的信號(hào)；控制模塊分別與電源檢測(cè)模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和監(jiān)測(cè)顯示模塊相連，驅(qū)動(dòng)模塊分別與功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路相連；控制模塊根據(jù)電源檢測(cè)模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊檢測(cè)的信號(hào)對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路的驅(qū)動(dòng)。其中，驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路中的開關(guān)管及可控硅進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并對(duì)控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)具有放大、隔離及保護(hù)的作用。本發(fā)明控制模塊根據(jù)電源檢測(cè)模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行判斷并作出相應(yīng)的決策，對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)功率變換主電路、諧振主電路和發(fā)射電路的驅(qū)動(dòng)；此控制方法采用本領(lǐng)域常規(guī)的dsp控制器產(chǎn)生pwm驅(qū)動(dòng)波，故在此不做詳細(xì)闡述。

其中：

本發(fā)明的功率變換主電路包括：機(jī)載電源功率變換器、發(fā)動(dòng)機(jī)組功率變換器、單相不控整流器和半橋逆變電路；機(jī)載電源功率變換器與直流機(jī)載電源相連，用于將機(jī)載電源直流電經(jīng)高頻逆變橋轉(zhuǎn)換為高頻交流電；發(fā)動(dòng)機(jī)組功率變換器包括：三相可控整流電路和高頻逆變電路，三相可控整流電路與交流發(fā)電機(jī)組相連，用于對(duì)發(fā)電機(jī)組交流電經(jīng)進(jìn)行可控整流；高頻逆變電路與三相可控整流電路相連，用于將可控整流后的交流電經(jīng)高頻逆變橋轉(zhuǎn)換為高頻交流電；單相不控整流器分別與機(jī)載電源功率變換器、發(fā)動(dòng)機(jī)組功率變換器相連，用于將轉(zhuǎn)換后的高頻交流電經(jīng)高頻不控整流橋轉(zhuǎn)換為直流電；半橋逆變電路與單相不控整流器相連，用于將直流電經(jīng)半橋逆變?yōu)樗璋l(fā)射頻率的交流方波。

本發(fā)明的功率變換主電路還包括功率變壓器t1、t2，功率變壓器t1的原邊與機(jī)載電源功率變換器相連，功率變壓器t2的原邊與發(fā)動(dòng)機(jī)組功率變換器相連；功率變壓器t1與功率變壓器t2的副邊相串聯(lián)且接入單相不控整流器中，用于將交流發(fā)電機(jī)組與直流機(jī)載電源轉(zhuǎn)換后的高頻交流電進(jìn)行疊加；其中，交流發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換后的高頻交流電與直流機(jī)載電源轉(zhuǎn)換后的高頻交流電的頻率及相位均相同。

本發(fā)明的諧振主電路包括電容器組和電感可調(diào)電路，電容器組用于對(duì)諧振主電路產(chǎn)生的正弦波的諧振頻率進(jìn)行粗調(diào)；電感可調(diào)電路包括igbt11和帶有勵(lì)磁線圈的可變電感器l3，igbt11和勵(lì)磁線圈串聯(lián)接在直流機(jī)載電源上，通過控制igbt11的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比控制勵(lì)磁線圈的電流值，進(jìn)而控制可變電感器l3的電感量，實(shí)現(xiàn)對(duì)正弦波的諧振頻率的精調(diào)，諧振主電路與發(fā)射電路采用諧振變壓器t3相連。

如圖2所示，本發(fā)明大功率主回路模塊中各個(gè)部分的功能如下：

1、功率電源：分別為直流機(jī)載電源、三相交流發(fā)電機(jī)組，二極管d1為了防止電流反向流通，避免對(duì)直流機(jī)載電源進(jìn)行電流倒灌，防止直流機(jī)載電源受到損壞。

2、機(jī)載電源功率變換器：包括濾波電容c1和c6，電容c1一是起到機(jī)載電源穩(wěn)壓作用，二是為高頻逆變電路的反向電流提供回路，吸收反向電流。電容c6與電感l(wèi)1組成濾波電路，c6起到隔離直流的作用，當(dāng)逆變電路輸出存在直流分量時(shí)，直流分量會(huì)使功率變壓器產(chǎn)生局部高溫，進(jìn)而損壞變壓器，l1可以對(duì)輸出的電流起到緩沖作用。igbt1～igbt4組成單相全橋逆變電路，把直流機(jī)載電源的直流電壓逆變成高頻的方波交流電壓，通過控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比實(shí)現(xiàn)直流機(jī)載電源的可控輸出。電容c2～c5是吸收電容，吸收igbt開通時(shí)刻產(chǎn)生的過高壓。

3、三相可控整流電路：可控硅v1～v6組成三相可控整流是通過控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比實(shí)現(xiàn)交流發(fā)電機(jī)組功率的可控輸出，電容c7對(duì)輸出的直流進(jìn)行濾波。

4、高頻逆變電路：作用同直流機(jī)載電源高頻逆變部分，電容c8～c11等同于直流機(jī)載電源電容c2～c5，igbt5～igbt8等同于直流機(jī)載電源igbt1～igbt4，電感l(wèi)2和電容c12等同于直流機(jī)載電源電感l(wèi)1和電容c6，交流發(fā)電機(jī)組逆變器igbt的開關(guān)頻率和直流機(jī)載電源逆變器igbt的開關(guān)頻率和電壓相位相同。

5、單相不控整流器：變壓器t1和t2的副邊串聯(lián)，由于變壓器t1和t2的原邊電壓同頻率、同相位。所以副邊串聯(lián)后的電壓為變壓器ti和t2的副邊電壓之和，實(shí)現(xiàn)了雙電源的供電策略。并且，高頻逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比達(dá)到最大時(shí)，使得直流機(jī)載電源的功率輸出達(dá)到最大值。這時(shí)，交流發(fā)電機(jī)組高頻逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比同直流機(jī)載電源驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比也達(dá)到最大值。此時(shí)，交流發(fā)電機(jī)組輸出功率的調(diào)節(jié)通過改變?nèi)嗫煽卣麟娐返尿?qū)動(dòng)信號(hào)占空比。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了直流機(jī)載電源和交流發(fā)電機(jī)組電源輸出功率的單獨(dú)控制。

功率傳輸情況用下面4個(gè)公式表示：

pl＝di·p1+dr·di·p2(1)

p1≤p1m(2)

p2≤p2m(3)

plm≤dim·p1m+drm·dim·p2m(4)

公式中：pl負(fù)載功率，即發(fā)射線圈所消耗的功率；p1和p2分別是直流機(jī)載電源和交流發(fā)電機(jī)組的輸出功率；di和dr分別是高頻逆變電路的脈沖信號(hào)占空比和可控整流電路的脈沖信號(hào)占空比；p1m和p2m分別是直流機(jī)載電源和交流發(fā)電機(jī)組輸出的最大功率；plm負(fù)載最大功率。dim和drm分別是高頻逆變電路的脈沖信號(hào)最大占空比和可控整流電路的脈沖信號(hào)最大占空比。

當(dāng)飛行搭載平臺(tái)選定時(shí)，直流機(jī)載電源的輸出電壓和最大輸出電流確定，最大輸出功率確定。交流發(fā)電機(jī)組選定時(shí)，輸出電壓和最大輸出功率也確定，不同控制方式的脈沖信號(hào)最大占空比也可以確定，發(fā)射線圈通過的最大電流已知，電阻和電感可以測(cè)量確定。根據(jù)公式(1)～(4)可以確定變壓器t1和t2的變比。通過式(1)可知：通過控制脈沖信號(hào)占空比di和dr便可控制直流機(jī)載電源和交流發(fā)電機(jī)組輸出功率的配比情況。

6、半橋逆變電路：電容c14和c15分別替代了兩個(gè)igbt開關(guān)管，igbt9和igbt10與電容c14和c15組成半橋逆變電路，輸出電壓頻率與諧振電路同頻率的方波。即半橋逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率與諧振電路的諧振頻率一致。

7、諧振主電路：igbt11與電感勵(lì)磁線圈串聯(lián)接在直流機(jī)載電源上，通過控制igbt11的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比控制勵(lì)磁線圈的電流值，進(jìn)而控制可變電感器l3的電感量?？勺冸姼衅鱨3與變壓器t3原邊漏感、發(fā)射線圈電感、電容器組(c16～c19)和半橋逆變電路的電容c14、c15組成串聯(lián)諧振電路，諧振頻率為：

式(5)中：l為可變電感l(wèi)3+變壓器t3原邊漏感+發(fā)射線圈電感；c為電容器組(c16～c19)+電容c14(或電容c15)；

通過切換開關(guān)s1～s4可以實(shí)現(xiàn)諧振電路的電容值的改變，進(jìn)而改變了諧振頻率，但這僅能實(shí)現(xiàn)諧振頻率的粗略調(diào)節(jié)?？勺冸姼衅鱨3通過改變其勵(lì)磁線圈的電流值可以實(shí)現(xiàn)電感量的小幅度調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了諧振頻率的精細(xì)調(diào)節(jié)。

假設(shè)電磁波的發(fā)射頻率按從低到高的順序分別是：f1、f2、f3。通過諧振電路可知：需要滿足下列等式：

通過公式(6)可以確定出諧振電路中l(wèi)和c的乘積最大取值。通過公式(7)可以確定諧振電路中l(wèi)和c的乘積最小取值。在諧振電路中的等效電感l(wèi)主要取決于發(fā)射線圈等效到變壓器原邊的電感量，而可變電感器只起到微調(diào)作用，所以電感值范圍較小。因此，通過公式(6)、(7)和發(fā)射線圈的電感值便可以粗略確定出諧振電路中諧振電容的電容值。

8、發(fā)射電路：電感l(wèi)o和電阻ro為發(fā)射線圈的等效電感和等效電阻。當(dāng)電流值通過發(fā)射線圈時(shí)，有部分能量消耗在等效電阻ro上，大部分能量通過等效電感以電磁波的形式發(fā)射出去(一次磁場(chǎng))。igbt12與泄能電阻r1組成泄能電路，當(dāng)諧振電路發(fā)生諧振時(shí)，將產(chǎn)生正弦波的震蕩曲線，由于發(fā)射的電流波形為半正弦曲線，所以當(dāng)發(fā)射電流過零時(shí)，信號(hào)檢測(cè)電路檢測(cè)到零信號(hào)，傳送給控制電路，控制電路發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路控制閉合igbt12。此時(shí)，反向沖擊電流流過泄放電阻r1，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)半正弦電磁波的發(fā)射。

如圖3所示，本發(fā)明諧振式雙電源供電航空電磁發(fā)射裝置的功率轉(zhuǎn)換方法為：

a、機(jī)載電源直流電經(jīng)高頻逆變橋轉(zhuǎn)換為高頻交流電；

b、發(fā)電機(jī)組交流電經(jīng)可控整流橋+高頻逆變橋轉(zhuǎn)換為高頻交流電；

c、高頻交流電經(jīng)高頻不控整流橋轉(zhuǎn)換為直流電；

d、直流電經(jīng)半橋逆變轉(zhuǎn)換為所需發(fā)射頻率的交流方波；

e、交流方波經(jīng)諧振電路轉(zhuǎn)換為所需發(fā)射頻率的正弦電流；

f、正弦電流經(jīng)發(fā)射電路發(fā)射所需發(fā)射頻率和波形的電磁波。

如圖4所示，本發(fā)明諧振式雙電源供電航空電磁發(fā)射裝置的能量分配為：機(jī)載電源輸出功率通過控制高頻逆變電路占空比輸出至發(fā)射電路，發(fā)電機(jī)組輸出功率通過控制整流電路和高頻逆變電路占空比輸出至發(fā)射電路。

本發(fā)明分別以電磁波發(fā)射頻率為25hz，75hz，125hz為例，流經(jīng)發(fā)射線圈的電流波形如圖5所示；其中，圖5a發(fā)射電流波形的頻率為25hz，圖5b發(fā)射電流波形的頻率為75hz，圖5c發(fā)射電流波形的頻率為125hz。

如圖6所示的本發(fā)明高頻逆變電路波形圖，其中：

u1：igbt1、igbt4、igbt5、igbt8的驅(qū)動(dòng)波形；

u2：igbt2、igbt3、igbt6、igbt7的驅(qū)動(dòng)波形；

u3：交流發(fā)電機(jī)組的高頻逆變電路輸出波形，即變壓器t2原邊電壓波形；

u4：直流機(jī)載電源的高頻逆變電路輸出波形，即變壓器t1原邊電壓波形；

u5：變壓器t1和t2副邊并聯(lián)后的電壓輸出波形。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、當(dāng)前現(xiàn)有航空電磁發(fā)射裝置要么只依靠直流機(jī)載電源供電，要么只依靠吊裝交流發(fā)電機(jī)組供電，沒有實(shí)現(xiàn)功率的最大化利用；本發(fā)明采用直流機(jī)載電源與交流發(fā)電機(jī)組同時(shí)并行供電的方式，使直流機(jī)載電源發(fā)揮出最大的輸出功率，這樣可以減小吊裝交流發(fā)電機(jī)的容量，進(jìn)而減小了吊裝重量與體積，從而在有限的吊裝飛行平臺(tái)上輸出功率達(dá)到最大值。

2、由于功率變壓器t1和t2副邊串聯(lián)組成，所以變壓器t1和t2的原邊交流電壓波形頻率和相位必須相同。本發(fā)明設(shè)計(jì)的直流機(jī)載電源的高頻逆變和交流發(fā)電機(jī)組的高頻逆變采用相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；為了確保能夠最大化利用直流機(jī)載電源的輸出功率，當(dāng)高頻逆變部分的驅(qū)動(dòng)信號(hào)達(dá)到最大占空比時(shí)，使得直流機(jī)載電源的輸出功率達(dá)到最大化；通過調(diào)節(jié)三相可控整流電路中可控硅的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比來調(diào)節(jié)交流發(fā)電機(jī)組的輸出功率(也就是說，通過調(diào)節(jié)高頻逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比控制直流機(jī)載電源的輸出功率，通過調(diào)節(jié)可控硅的驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比來控制交流發(fā)電機(jī)組的輸出功率)，實(shí)現(xiàn)了直流機(jī)載電源輸出功率和交流發(fā)電機(jī)組輸出功率的合理分配與單獨(dú)控制問題。

3、直流機(jī)載電源和交流發(fā)電機(jī)組功率變換器均采用高頻逆變的方式，這樣可以大大減小了功率變壓器的重量和體積，非常適合在有限的飛行平臺(tái)上使用。

4、當(dāng)前航空電磁發(fā)射裝置諧振主電路上級(jí)的逆變電路普遍采用全橋逆變的方式，造成開關(guān)管的浪費(fèi)；本發(fā)明采用半橋逆變電路，使開關(guān)管的數(shù)量減小一半，而另外一個(gè)橋臂采用電容替代開關(guān)管，不僅節(jié)省空間與花費(fèi)，該電容還充當(dāng)了諧振主電路的部分電容值，從而可以減小諧振電路的電容個(gè)數(shù)。

5、當(dāng)前航空電磁發(fā)射裝置采用的諧振電路產(chǎn)生正弦波的諧振頻率只能靠切換投入的電容值實(shí)現(xiàn)粗略的調(diào)整；本發(fā)明在粗調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，加入電感可調(diào)電路，靠輔助電路控制其線圈的電流值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)諧振頻率的精確調(diào)節(jié)。

6、諧振主電路與發(fā)射電路之間采用諧振變壓器t3連接，這樣起到了隔離的作用，進(jìn)而增加了發(fā)射裝置的可靠性。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。