Зарядный блок источника сейсмических колебаний Советский патент 1985 года по МПК G01V1/157 

Изобретение относится к сейсморазведке в частности к системам питания импульсно-кодовых источников сейсмических колебаний,с привоJJOM от электромеханического преобразователя энергии.

Известен зарядньй блок импульсного возбудителя упругих волн, содержа1чий повьпиающий трансформатор s высоковольтньй выпрямитель и токо(ограничивающее устройство. Скорость заряда накопительного конденсатора определяется в основном токоограничивающим элементом.и может быть получена достаточной для обеспечения максимальной частоты работы сейсмоисточника 13Однако данный блок заряжает накопительный конденсатор до напряжения, пропорционального напряжению питающей сети, и не может обеспечит стабильности параметров сейсмического сигнала при работе с импульсно-кодовым сейсмоисточником.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является зарядньй блок источника сейсмических колебаний, содержащий выпрямитель, звено повышения напряжения, полупроводниковый ключ, накопительный конденсатор, подключенньй к сейсмоисточнику, схему управления, состоящую из делител напряжения, датчика тока, пороговой .схемы, генератора импульсов, при этом выход полупроводникового ключа соединен с входом делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом пороговой схемы, второй вход которой соединен с выходом датчика тока, а выход - с входом генератора ит-шульсов, первый вход датчика тока соединен с выходом .выпрямителя. Напряжение заряженного накопительного конденсатора определяется порогово-ключевой схемой и при нестабильном напряжении питающей сети остается практически неизменным, Заряд накопительного конденсатора осуществляется импульсами зарядного тока, формируемыми ключевой системой. Точность стабилизации напряжения накопительного конденсатора определяется энергией единичного зарядного импульса. Для достижения высокой точности стабилизации энергия, запасаемая в накопительном конденсаторе, должна

передаваться достаточно малыми порциями. Таким образом, весь процесс заряда должен состоять из большого числа заряднь х импульсов. Скорость заряда определяется частбтой формирования зарядных импульсов С2.

В таком устройстве частота зарядных импульсов соизмерима с частотой питающей сети. Поэтому для достижения высокой точности стабилизации заряд должен длиться в течение большого числа периодов напряжения питающей сети. Как правило, питание сейсмоисточников осуществляется от сети промышленной частоты. Современные импульсно-кодовые сейсмоисточникч способны работать с частотой до 40-50 Гц, т. е. время .заряда дЪлжно быть соизмеримо с периодом напряжения питающей сети. Рассмотренный зарядный блок в силу перечисленных причин не может обеспечить высокую скорость заряда, а следовательно, и требуемую .частоту работы сейсмоисточникао

Цель изобретения - повышение частоты работы источника сейсмических колебаний путем снижения времени заряда накопительного ко денсатора.

Поставленная цель достигается тем, что в зарядном блоке источника сейсмических колебаний, содержащем выпрямитель, звено повышения напряжения, полупроводниковый ключ, накопительный конденсатор, подключенный к сейсмоисточнику, схему управления, состоящую из делителя напряжения, датчика тока, пороговой схемы, генератора импульсов, при этом выход полупроводникового ключа соединен с входом делителя напряжения , выход которого соединен с перв входом пороговой сх.емы, второй вход которой соединен с выходом датчика тока, а выход - с входом генератора импульсов, первый вход датчика тока соединен с выходом вьтрямителя, звено повышения напряжения выполнено в виде тиристорногомоста., подключенного одной диагональю через полупроводниковый ключ параллельно накопительному конденсатору, к одному из полюсов которого подключен второй вход датчика тока, в другую диагональ тиристорного моста включен коммутирующий конденсатор, при этом звено повышения напряжения по.гшлючено к выпрямителю через дрос3сель, а выходы генератора импульсов соединены с управляющими электродами тиристоров. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый зарядный блок; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюс рирующие принцип действия блока. Литакицая сеть 1 соединена через выпрямитель .2.и дроссель 3 со звеном повьппения напряжения, вьшолненным в виде тиристорного мостя на тиристорах 4, 5, 6 и 7, в диагональ которого включен коммутирующий конденсатор 8. Звено повьппения напряжения соедин...о через полупроводниковый ключ 9 с накопительным конденсатором 10, который в свою очередь подключен к сейсмоисточнику 11 с импульсной схемой питания. Схема управления включает в себя делитель 12 напряжения, датчик 13 тока, пороговую схему 14, генератор 15 импульсов. Выходы генератора 15-импульсов соединены с управляющими электродам тиристоров 4, 5, 6 и 7 звена повы,-шения напряжения, а к входу его под ключен выход пороговой схемы 14, первый t-3 входов которой соединен с делителем 12 напряжения, а второй - с датчиком 13 тока. Делитель 12 напряжения соединен с накопитель ным конденсатором 10. Датчик 13 ток представляющий собой шунт с электрометрическим усилителем, включен в входную цепь звена повышения напряжения. Генератор 15 импульсов представляет собой управляемый автоколебательный генератор с распределителем импульсов. При отсутствии сиг нала на входе генератЬра 15 импульсов импульсы управления поступают поочередно то на пару трфисторов 4 и 5, то на 6 и 7о При появлении си нала на .входе генератора 15 импульcoJB с выхода пороговой схемы формирование импульсов управления прекра щается. Пороговая схема 14 состоит из двух компараторов, один из которых соединен с делителем 12 напряжения и переключается при достижении напряжения накопительного конде сатора 10 требуемого значения, другой соединен с датчиком тока и переключается при появлении тока во входной цепи звена повышения напряжения. При переключении любого из компараторов на выходе пороговой 734 схемы 14 появляется сигнал, запрещающий работу генератора 15 импульсов. Принцип работы зарядного блока заключается в следующем. В исходном состоянии накопительный конденсатор 10 заряжен до требуемого напряжения, коммутирующий конденсатор 8 заряжен до напряжения накопительного конденсатора 10 в полярности, показанной на фиг. 1, полупроводниковый ключ 9 (например, диод) выключен отрицательным напряжением, равным разности напряжеНИИ на накопительном конденсаторе 10 и вьтрямителе 2. При включении сейсмоисточника 11 накопительный конденсатор 10 разряжается. К полупроводниковому ключу 9 прикладывается положительное напряжение выпрямителя 2 и он включается. Далее происходит резонансный заряд накопительного конденсатора 10 от выпрямителя 2 через дроссель 3 и полупроводниковый ключ 9. Тиристоры 4, 5, 6 и 7 звена повышения напряжения не включаются, поскольку сигнал, снимаемый с датчика 13 тока через пороговую схему 14, запрещает работу генератора 15 импульсов. Накопительный конденсатор 10 заряжается до удвоенного напряжения выпрямителя 2, Если при этом напряжение накопительного конденсатора 10 достигло требуемого значения, заряд прекратится, поскольку сигнал, снимаемый с делителя 12 напряжения через пороговую схему 14, блокирует работу генератора 15 импульсов, а следовательно, и звена повышения напряжения. Если же напряжение накопительного конденсатора в ходе резонансного заряда не достигло требуемого, то.по прекращении зарядного тока сигнал с датчика 13 тока исчезнет, исчезнет и запрет на работу генератора 15 импульсов и он открывает тиристоры 4 и 5. По цепи выпрямитель 2 - дроссель 3 - тирис- тор 4 - коммутируюрдий конденсатор 8 - тиристор 5 - датчик 13 тока вьтрямитель 2 начинает протекать тока, перезаряжая коммутирующий конденсатор 8 в полярности, противоположной показанной на фиг, 1. В течение процесса перезаряда коммутирующего конденсатора В в дросселе 3 запасается электромагнитная энер-

гия. Полупроводниковый ключ 9 включен отрицательньм напряжением, равным сумме напряжений коммутирукядего 8 и накопительного 10 конденсаторов По достижении напряжением коммутирующего конденсатора 8 величины, равной напряжению на накЛхительном конденсаторе 10, полупроводниковый ключ 9 включается. Ток дросселя 3 перехватывается через полупроводниковый ключ 9 в цепь накопительного конденсатора 10, подзаряжая его, Энергия, запасенная в дросселе 3, сбрасывается в накопительный конденсатор 10. При уменьшении зарядного тока до нуля снимается запрет на работу генератора 15 импульсов и он открывает тиристоры 6 и 7, процесс формирования зарядного импульса тока повторяется. Работа звена повышения напряжения продолжается до тех пор, пока напряжение накопительного конденсатора не достигнет требуемого значения. В этом случае сигнал, снимаемьй с делителя 12 напряжения переключает пороговую схему 14, запрещая работу генератора 15 импульсов, а следовательно, и работу звена повьпиения напряжения Процесс заряда накопительного конденсатора прекращается„

На Лиг. 2 обозначены: кривая 16 - трехфазное напряжение питающей сети 1, кривая 17 - напряжение выпрямителя 2 (показано напряжение в случае использования трехфазной мостовой схемы вьшрямления), кривая 18 - ток дросселя 3, кривая 19 зарядный ток накопительного конденсатора 10, кривая 20 - напряжение

коммутирующего конденсатора 8, кривая 21 - напряжение накопительного конденсатора 10. Показаны две фазы процесса заряда накопительного конденсатора: резонансный заряд и дозаряд с помощью звена повьпаения напряжения.

На минимальной частоте работы сейсмоисточника накопительный конденсатор 10 заряжается до требуемого значения напряжения без участия звена повьачения напряжения. Скорост резонансного заряда может быть получена достаточно высокой, пос

кольку она определяется в основном лишь параметрами дросселя 3 и не зависит от частоты питающей сети. При увеличении частоты работы сейсмоисточника увеличивается и потребляемая мощность. Напряжение сети уменьшается. Теперь для достижения требуемого напряжения на накопительном конденсаторе 10 резонансного заряда недостаточно, и в работу включается звено повьпиения напряжения, обеспечивающее заряд накопительного конденсатора 10 до необходимого значения.

Точность стабилизации напряжения накопительного конденсатора 10 определяется энергией единичного зарядного импульса тока, формируемого звеном повышения напряжения. Посколку большая часть энергии запасается в ходе резонансного заряда, то при требуемой точности стабилизации количество зарядных импульсов звена повышения напряжения оказывается гораздо меньшим, чем если бы вся энергия запасалась только зарядными импульсами. Кроме того, описанное звено повьш1ения напряжения позволяет формировать зарядные импульсы тока с частотой порядка килогерц. Уменьшение числа и увеличение частоты следования зарядных импульсов приводит к сокращению времени заряда при сохранении высокой точности стабилизации напряжения накопительного конденсатора10. Таким образом, повьш1ение скорости заряда накопительного конденстора достигается наличием быстротекущего резонансного заряда, в ходе которого запасается значительная часть энергии, а также повышенной частотой формирования зарядных импульсов тока звеном повьшгения напряжения.

Предлагаемое устройство позволяет заряжать накопительный конденсатор до напряжения, повьш1енного по сравнению с напряжением питаюр1ей сети, без использования повышающего трансформатора, что улучшает весогабариТные характеристики зарядного блока о

ЗАРЯДНЫЙ БЛОК ИСТОЧНИКА СКЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий вьтрямитель, звено повышения напряжения, полупроводниковый ключ, накопительный конденсатор, подключенный к сейсмоисточнику, схему управления, состоящуюиз делителя напряжения, датчика тока, пороговой схемы, генератора импульсов, при этом выход полупроводникового ключа соединен с входом делителя напряжения, выход которого соединен с первым бияояПитаюмитель щей сеп 1 .. / входом пороговой схемы, второй вход которой соединен с выходом датчика тока, а выход - с входом генератора импульсов, первый вход датчика тока соединен с выходом вьшрямителя, отличающееся тем, что, с целью повьшения частоты работы источника сейсмических колебаний путем снижения времени заряда накопительного конденсатора, звено повышения напряжения выполнено в виде тиристорного моста, подключенного одной диагональю через полупроводниковый ключ параллельно накопительному конденсатору, к одному из полюсов которого подключен второй вход датчика тока, Б другую диагоШ наль тиристорного моста включен коммутирующий конденсатор, при этом звено повышения напряжения подключено к вьшрямителю через дроссель, а выходы генератора импульсов соединены с управляющими электродами тиристоров iJ ЛСеисмааств HUK ео еггняи JmmeMun ti