Генератор тока для геоэлектроразведки Советский патент 1982 года по МПК H03K3/17 

(54) ГЕНЕРАТОР ТОКА ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

1

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к низкочастотной геоэлект роразведке на переменном токе.

Известны генераторные устройства для геоэлектроразведки, содержаище инвертор, задающий генератор, блоки формирования импульсов запуска l.

Недостатком данных устройств является то, что они не могут с достаточной точностью поддерживать необходимую фор-,(, му тока, так как нагрузка генератора в общем случае комплексная, а обратная связь по току отсутствует.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату изоб- J5 ретению является генератор тока для геоэлектроразведки, содержащий источник питания, подключенный к инвертеру, вьшопненному по мостовой схеме на четьфех ключах с двумя диодами, дросселями и 20 конденсатором, этад/онный резистор, включенный последовательно с нагрузкой и соединенный с одним из входов дифференциального усилитоля, выход которого подключен к входу ш1фотно-импулЬсного модулятора, задающий генератор, соединенный с делителем частоты, и I распределитель импульсов 2 J.

Однако известное устройство не обеспечивает заданную (прямоугольную) форму тока на нагрузке, так как во время коммутации ключей инвертера, обратная связь, по-сущоству, , и сглаживающий фильтр заряжается рабочим током, протекающим через силовой ключ до момента начала коммутации. Независимо от того, по какой схеме построен инвертор (потребляется ли энергия от сглаживающего фильтра во время коммутационного процесса или нет), напряжение на сглаживающем фильтре по окончании коммутационного щюцесса, в общем случае, не равно на1фяжению до момонгга его начала, что и гфнводит к 11скаже1шю формы тока. Для уменьшения разности нагфяжений на сглаживающем фильтре за время коммутации необходимо увеличивать постоянную времени фильтра, но это прк39водит к тому, что хуже отслеживается форма тока, особенно Щ)и комплексном характере нагрузки, т.е. налицо щютиворечие. Жесткие требования к форме тока в питающей линии хфедъявляются 1фи работе с измерителями фазовых параметров сигнала.. Кроме того, генератор вьфабатывает ток лишь одной формы - Щ)ямоугольной, в то время как часто требуется ток с формой, отличной от прямоугольной, наприм, гармоническ1а й. Причем в случае, когда в качестве ключей используются тиристсфы, сужается диапазон нагрузок, так как стоит после силового ключа, а у тиристоров имеется пороговое нащэяжение включения. Цель изобретения - повьоиение точности и расширение диапазона выходного сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в генератор тока для геоэлектроразвепки, содержащий источник питания, подключенный к инвертеру, выполненному по мостовой схеме на четьфех ключа с двумя дисками, дросселями и конденсатсром, первый распределитель импульсов задающий генератор, соединенный с делителем частоты, эталонный резистор, включенный последовательно с нагрузкой и соединенный с одним из вхоцоо, дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу широтно-импульснсго модулятора, дополнительно введены генератор функций, форм1фователь и вторсй распределитель импульсов, вход которого подключен к выходу Ш1ф«этно-импульсного модулятора, утфавляющие входы соединены с выходом формирователя, а выходы с управляющими входами двух групп клю чей инвертора, которые с одной стороны объединены с одним из полюсов источника питания, а с другой - соединены с диодами и дросселями, выводы которых подключены к выводам конденсатора, включенного параллельно нагрузке и эталонному резистору и входам двух других ключей инвертора, выходы которых объединены с другим полюсом и точника питания и вторыми вьшодами диодов, а ущ)авляющие входы ключей соединены с выходами первого расгцюделителя импульсов, входы которого подключены к выходу форм1фователя, вход которого Объединен с вторым входом дифференциального усилителя, и выходом генератора функций, вход которого сое-г динен с выходом делителя частоты, вто.рой выход которого подключен к угфавля 0 ющему входу широтно-импульсного модулятора. На представлена структурная схема предлагаемого устройства. Генерат(ч тока для геоэлектроразведки содержит источник 1 питания, соединенный с инвертором 2, который собран по мостовой схеме и содержит четьфе ключа 3-6, причем два ключа 3 и 4 с одной стороны соединены между собой и полюсом источника 1 питания, а с другой стороны - с дросселями 7 и 8 и катодами диодов 9 и 10, аноды которых подсоединень к минусу источника i, питания. Между зторыми выводами проссепвЛ 7 и 8 включены -конденсатор 11 и последовательно соединенные нагрузка 12 и эталонный резистор 13. Два других ключа 5 и 6 с одной стороны соедшюны с отрица тельЁоым полюсом источника 1 питашга, а с щ)угой - с выводами конденсатора 11. У1фавляюии1е входы ключей 5 и 6 соединены с выходами расгфепелкгеля 14 импульсов. Ущэавляющие входы ключей 3 и 4 подключены к выходам второго расП| едел1ггеля 15 импульсов, утфавляющие входы которого объединены с вьрсодами форм1фователя 16 и входами первого рас1феделителя 14 импульсов, авход соединен с выходом шцротно-импульсного модулятора 17. Вход щиротно-импульсного модулятсфа 17 соед)шен с выходом дифференциального усилителя 18, один i входов которого соединен с эталонным резистором 13, а другой - с выходом гедаратора 19 функций. Вход генератора 19 функций подключен к одному из выходов дедштеля 2О частоты, второй выход которого соединен с у1фавляюшим вхсщбм широтно-импульсного модулятора 17, а вход - с выходом зад ающего генератора 21. Устройство работает следующим образом..- . Сигнал с выхода задающего геьерё тора 21 через делитель 2О частоты поступает на вход генератора 19 функций. Генератор 19 функций любым известным способом, сихронно с приходящим сигналом, вырабатывает на1фяжеш1е нужной формы, рабочей частоты. Фсфмирователь 16 из поступающего на его вход переменного нащ)яжения фсфмнрует прямоугольные импульсы, фронты которых соответствуют моментам перехода через ноль входного нахфяжения. Два противофазных нахфяжения с выхода фсфм ователя 16 поступают на распределитель 14 импул1 сов, который у1фавляет ключами 5 и 6. Предположим, что открыты ключи 4 и 5, .Ток от плюса источника 1 питания проте кает через ключ 4, дроссель 8, конденсатор Ц, нагрузку 12, эталоннь1й резистор 13, ключ 5 к минусу источника. Напряжение, пропорциональное току в нагрузке 12, снимаемое с эталонного резистора 13,.поступает на вход дифференциального усилителя 18, на другой вход которого в качестве onqpHoro нахфя жения подается сигнал с выхода генератора 19 функций. Сигнал рассогласования (разность между опорным натфяжением и напряжением, снимаемым с эт 1лоннрго резистора 13), усиленный дифференциальным усилителем 18, поступает на вход шщэотно-импульсного модулятора 17, который вьфабатывает импульсы, скважность которьцс изменяется таким образом, чтобы величины сигнала рассогласования уменьшалась. Это приводит к тому, что ферма тока в нагрузке всегда повторяет форму оперного напряжения и тем точнее к нему приближается, чем выше отношение между частотой следсьвания импульсов с выхода широтно-импульсного модулятора и частотой (эторного напряжения. Частота импульсов с выхода Ш1фотно-импульсного модулятора 17 в данном устройстве задается делителем 2О частоты. Нащ)яжение с выхода широтно-импульсного Monynsrfapa 17 поступает на вход второго расгфеделителя 15 импульсов, который в зависимости . от управляющего напряжения с выхода фqpмiфoвaтeля 16 управляет либо ключом 3, либо ключом 4. В то время, когда открыт ключ 5, у1равляюише импульсы поступают только на ключ 4. Ключ 4 открывается уменьшении тока в нагрузке ниже заданного уровня. откры вании ключа 4 ток в нагрузке 12 начинает возрастать, дроссель 8, по которому щ)отекает ток, накапливает магнитную энергию. При достижении тока в нагрузке выше заданного уровня, усиленный сигнал рассогласования воздействует на Ш1фотно-импульсный модулятср J.7, который вырабатывает запирающий импульс для ключа 4. На дросселе 8 возникает ЭДС самоиндукции, диод 1О опфывается и накопленная энергия дросселя 8 передается в нагрузку, поддерживая ток в нагрузке в прежнем нахфавлешш. По мере уменьшения энергии дросселя 8 -ток а нагрузке 12 снижается, вьфабатывает- ся сигнал ошибки, и ключ 4 вновь откры вается, тем самым ток в нагрузке поддерживается в задетых ар&лвпвл. Ключи 3 и 6 -во BTqpc диагонали инвертора работают аналогично, ш формируют в нагрузке ток г; от1шоп«л и(шого знака, причем частота у1фавпяющ|ос импульсов-кл(оча 6 равна частош е напряжения генератора 19 фупший, а частота у1Ц авляющих импульсов ключа 3 равна частоте Ш1фот но-импульсного Модулятора. Резисторы 22 и 23 ставятся в том случае, когда в качестве ключей 5 и 6 используются Т1фистс)ы для обеспечения т{фисторам тока удержания. Гфедлагаемый генератсф тока для геоэлектроразведки, позволяет с высокой ТОЧНОСТЬЮ генерировать ток низкой частоты любой заданной фсфмы, имеет расширенный диапазон нагрузок независимо от того, что используется в качестве ключей. Формула изобретения Генератор тока для геоэлектроразведки, содержащий источник питания, подключенный к инвертору, выполненному по мостовой схеме на четьфех ключах с двумя дисками, дросселями и конденсатором, эталонный резистор, включенный последовательно с нагрузкой и соединенный с одним из входов. д)|фф енциалыю го усвл1ггеля, вькод которого подключен к входу шщютно-импульсного модулятора, задающий , соединенный с делителем частотм, и первый распределитель импульсов, от дичающий с я тем, что, с иелью повышения точности и расщ{фення дибщазона форм вь(ходного сигнала, дополнительно введены в него генератор функций, форм1фователь и втсфой распределитель импульсов, вход которсях подключен к выходу широтноимпульснэго моаулятс, у1фавляющие входы соединены с выходами формирователя, а выходы - с у1фавляющими входами двух ключей и ертора, которые с одной стороны объедииешл с одним из полюсов источника питания, а с другой соединены с диодами и дросселями, вторые входы которых подключены к выводам конденсатсфа, включенного параллельно нагрузке и эталонному резистс у и входам двух других ключей инвертора, вьцсоды которых объединены с другим полюсом источника ннтвиня и втсрымя выводами диодов, а утфавляющие входы этих ключей соединены с выходами первого рас1федапятеля импульсов, входы

которого подключеиг к выходу формирователя, вход которого объед1шен с вторым входом дифференциального усилителя и выходом генератфа функций, вход которого соединен с выходом делителя частоты, второй BbDtoa которого подключен к управляющему входу широтно-импульсного модулятора.

Источники информации, 1финятые ю внимание гфи экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 561876, кл. Н 03 К 1/О2, 1975.