CN102005951A - 用于电法勘探的直流高压电源以及直流高压获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电法勘探的直流高压电源以及直流高压获取方法，该电源包括交流发电机和M个开关电源，M大于等于2，M个开关电源的L端均与发电机的L端相接，M个开关电源的N端均与发电机的N端相接，M个开关电源依次排列，每一个开关电源的正端都引出作为直流高压输出的一个正端抽头，对于前M-1个开关电源中的每一个开关电源，前一个开关电源的负端与相邻的后一个开关电源的正端相接，最后一个开关电源的负端作为直流高压输出的公共地端。该高压直流电源具有装置轻便、电能转换效率高、供电电流稳定、成本低廉、适用性强及环保等优点。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术以及电法勘探电源设备领域，涉及一种用于电法勘探的直流高压电源以及直流高压获取方法。
背景技术
电法勘探作为一种传统而有效的物探方法，广泛应用于矿产资源勘探及地质灾害评估预报等方面。基于人工场(相对于天然场：如电然电位法)的电法勘探方法的共同特点就是通过向地下供电建立人工电场进而研究地质体的电性特征。为了能使电法勘探仪器能够观测到稳定可靠的能反映地质信息的信号，需要一个电压足够高，功率足够大的直流电源通过电法仪器的发送设备向地下供电。目前用于供电的电源主要有以下几种：(1)用多节干电池装入专用电池箱，通过串联获得高压直流电源，在供电电流较大(例如电流大于500mA)的情况下，将电池箱并联后再串联使用；(2)采用可重复充电使用的专用高压直流电源；(3)采用普通发电机产生电压220V，频率为50Hz的交流电源，然后通过50Hz的整流设备转换为高压直流电源；(4)采用太阳能电池组件产生电源，通过相应的供电控制装置产生高压直流电源(专利公布号：CN 101702526A)。以上各种电源的均有不足之处。第1种电源的大电流供电的情况下电池能量消耗很快，导致供电后期电流下降很快而不稳定，而且若需大电流供电需要电池箱并联，导致需要的电池箱数目增多，导致设备笨重；产生大量的废旧干电池，若处理不当产生严重的环境污染；大量使用干电池将使勘探成本提高。第2种电源一般都较为笨重，而且使用前需要长时间充电(通常大于5小时)，尤其是在没有通电的地区使用更为不便。第3种电源的主要不足之处就是设备笨重，只适合于交通方便的地区使用；另一不足之处就是稳压电源的设备的转换效率较低。第4种电源设备复杂且笨重，实际勘探工作中很少使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种用于电法勘探的直流高压电源以及直流高压获取方法，该用于电法勘探的直流高压电源以及直流高压获取方法具有装置轻便、电能转换效率高、供电电流稳定、成本低廉、适用性强及环保等优点。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于电法勘探的直流高压电源，包括交流发电机和M个开关电源，M大于等于2，M个开关电源的L端均与发电机的L端相接，M个开关电源的N端均与发电机的N端相接，M个开关电源依次排列，每一个开关电源的正端都引出作为直流高压输出的一个正端抽头，对于前M-1个开关电源中的每一个开关电源，前一个开关电源的负端与相邻的后一个开关电源的正端相接，最后一个开关电源的负端作为直流高压输出的公共地端。
所述的M为8。
交流发电机输出电源的频率为50Hz，输出电压有效值范围为180V～230V。
M个开关电源型号相同。
所述的开关电源的规格为：要求输入为交流50Hz电压、输入电压有效值为160～240V，开关电源的输出直流电压值为48V，开关电源的输出额定电流为2A。
一种用于电法勘探的直流高压获取方法，采用交流发电机为开关电源提供交流电压，开关电源个数为M，M大于等于2，M个开关电源的L端均与发电机的L端相接，M个开关电源的N端均与发电机的N端相接，M个开关电源依次排列，每一个开关电源的正端都引出作为直流高压输出的一个正端抽头，对于前M-1个开关电源中的每一个开关电源，前一个开关电源的负端与相邻的后一个开关电源的正端相接，最后一个开关电源的负端作为直流高压输出的公共地端，由一个正端抽头与公共地端输出直流高压作为电法勘探仪的电源。
所述的M为8。
交流发电机输出电源的频率为50Hz，输出电压有效值范围为180V～230V。
M个开关电源型号相同。
所述的开关电源的规格为：要求输入为交流50Hz电压、输入电压有效值为160～240V，开关电源的输出直流电压值为48V，开关电源的输出额定电流为2A。
基于上述直流高压电源结构，可获得用于电法勘探的直流高压电源，便携式发电机产生频率为50Hz，额定输出为220V的交流电压，为8个开关电源同时提供交流输入，以开关电源引出的各抽头对于公共地端产生8种不同幅值的直流高压，为电法勘探设备的发送设备提供可调直流高压电源。
有益效果：
本发明利用开关电源输入输出端完全隔离的特点，将多个开关电源的输入端并联，与便携式发电机的交流输出端相连；各个开关电源的直流输出端依次串联，并将每个开关源直流输出端的正极作为一个抽头，各个抽头相对开关电源组直流输出的负极为依次从低到高的直流输出电压。然后将每一个抽头与大功率波段开关的一个输入端相连，调节波段开关的档位，波端开关的输出端便得到不同的直流电压，为电法勘探仪器的发送设备提供直流高压电源。该高压直流电源具有装置轻便、电能转换效率高、供电电流稳定、成本低廉、适用性强及环保等优点。
采用便携式发电机、开关电源组与大功率波段开关构成的直流高压电源，整套装置重量仅为20公斤，野外携带方便；开关电源的电能转换效率为80％以上，且工作过程中易于散热；尽管发电机产生的50Hz的交流电压输出有一定的波动范围，经过开关电源组的转换可得到非常稳定的直流输出；便携式发电机连续工作8小时所消耗的成品油小于6升；通过调节波段开关的档位，即可得到不同的直流电压。
而目前广泛采用专用电池箱作为电法勘探的直流高压电源，能提供90V输出的电池箱重约7公斤，若期望直流高压电源在300V左右，采用两组电池箱并联的方法共需电池箱6个，总重量大于40公斤；更明显的弊端在于，装满6个电池箱的干电池(360节)累计能提供300V左右(电流以500mA计算)的供电时间在20小时以下，若连续供电则可正常使用的时间更短，其勘探成本明显提高；供电后期，电池电压下降，内阻增大，导致供电电流连续下降而造成采集信号不稳定，影响工作效率；大量的废旧电池若处理不当，将对环境造成严重污染。若采用可重复充电使用的专用高压直流电源，其重量同样大于本发明所提出的直流高压电源，另外，目前电法勘探广泛应用于未通电的无人区，无法对电池充电，因此，该方案在野外勘探工作中有一定的局限性。采用发电机和整流设备获得高压直流电源，设备笨重，而且整流设备的电能转换效率为50％左右，远低于开关电源的电能转换效率。太阳能电池组件产生电源作为高压电源，其设备复杂，不具实用价值。
因此，本发明所提出的高压直流电源装置适应于野外电法勘探工作，尤其是在交通不便，未通电的地区使用更为方便。
附图说明
图1本发明的电路原理框图；
图2本发明实施例1的电原理图；
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
如图1，图1为本发明的原理框图。由便携式发电机产生频率为50Hz的交流电，电压范围为180V～230V，经过开关电源组和大功率波段开关输出电压值可调节的直流电压，为电法勘探仪发送设备提供直流高压输入。
开关电源组与大功率波段开关的设计为本发明的核心内容，电路结构如图2所示。根据实际需要，本发明例中开关电源组由8个开关电源组成，其型号为诚联CL-A1-100-48，在图2中对应的编号依次为1、2……8，8个开关电源的交流输入端采用并连接入方式，开关电源的“L”端与“N”端分别与便携式发电机的“L”端和“N”端连接。各开关电源的输出端采用依次串联的方式连接，即第二开关电源2的“+”端与第一开关电源1的“-”端相连，第三开关电源3的“+”端与开关电源(2)的“-”端相连，……，依此类推，第八开关电源8的正端与第七开关电源(图中未标出)的“-”端相连。然后将8个开关电源的“+”端分别引出抽头，其编号分别为a、b、……、h，而第八开关电源8的“-”端作为各抽头对应的“公共地”端。将上述8个抽头分别与大功率波段开关的选择输入端相连，改变大功率波段开关的档拉即可得到不同的直流高压电源。本实施例中，开关电源的型号均相同，输入为50Hz交流、电压有效值为160～240V，输出为直流，电压值为48V，额定电流为2A。大功率波段开关档位对应h端输出的直流电压理论值为48V，对应g端输出的直流电压理论值为96V，……，依次类推，对应a端输出的直流电压理论值为384V。
便携式发电机型号为YAMAHA ET950，额定功率为650W，在海拔4500米的高原缺氧地区，实测得发电机输出交流电压的有效值为182V，经开关电源组转换后得到的直流输出与上述理论值完全吻合。将该直流高压电源的最大直流输出电压给电法勘探仪的发送设备供电，实测电流波动范围非常小，为632mA～637mA，并且在整个工作时段内保持稳定。
Claims (10)
1.一种用于电法勘探的直流高压电源，其特征在于，包括交流发电机和M个开关电源，M大于等于2，M个开关电源的L端均与发电机的L端相接，M个开关电源的N端均与发电机的N端相接，M个开关电源依次排列，每一个开关电源的正端都引出作为直流高压输出的一个正端抽头，对于前M-1个开关电源中的每一个开关电源，前一个开关电源的负端与相邻的后一个开关电源的正端相接，最后一个开关电源的负端作为直流高压输出的公共地端。
2.根据权利要求1所述的用于电法勘探的直流高压电源，其特征在于，所述的M为8。
3.根据权利要求1所述的用于电法勘探的直流高压电源，其特征在于，交流发电机输出电源的频率为50Hz，输出电压有效值范围为180V～230V。
4.根据权利要求1所述的用于电法勘探的直流高压电源，其特征在于，M个开关电源型号相同。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于电法勘探的直流高压电源，其特征在于，所述的开关电源的规格为：要求输入为交流50Hz电压、输入电压有效值为160～240V，开关电源的输出直流电压值为48V，开关电源的输出额定电流为2A。
6.一种用于电法勘探的直流高压获取方法，其特征在于，采用交流发电机为开关电源提供交流电压，开关电源个数为M，M大于等于2，M个开关电源的L端均与发电机的L端相接，M个开关电源的N端均与发电机的N端相接，M个开关电源依次排列，每一个开关电源的正端都引出作为直流高压输出的一个正端抽头，对于前M-1个开关电源中的每一个开关电源，前一个开关电源的负端与相邻的后一个开关电源的正端相接，最后一个开关电源的负端作为直流高压输出的公共地端，由一个正端抽头与公共地端输出直流高压作为电法勘探仪的电源。
7.根据权利要求6所述的用于电法勘探的直流高压获取方法，其特征在于，所述的M为8。
8.根据权利要求7所述的用于电法勘探的直流高压获取方法，其特征在于，交流发电机输出电源的频率为50Hz，输出电压有效值范围为180V～230V。
9.根据权利要求8所述的用于电法勘探的直流高压电源，其特征在于，M个开关电源型号相同。
10.根据权利要求6-9任一项所述的用于电法勘探的直流高压获取方法，其特征在于，所述的开关电源的规格为：要求输入为交流50Hz电压、输入电压有效值为160～240V，开关电源的输出直流电压值为48V，开关电源的输出额定电流为2A。
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