吉林大学林君获国家专利权
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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利一种可控源电磁勘探系统复合阻抗匹配网络及设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121578382B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610100187.5,技术领域涉及:G01V3/08;该发明授权一种可控源电磁勘探系统复合阻抗匹配网络及设计方法是由林君;张昕昊;李舒涵;焦旭鹏;郑傈元;杨成龙;龙云设计研发完成,并于2026-01-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种可控源电磁勘探系统复合阻抗匹配网络及设计方法在说明书摘要公布了:本发明属于电磁探测技术领域,涉及一种可控源电磁勘探系统复合阻抗匹配网络及设计方法,复合阻抗匹配网络包括固定电容CF和串联的ICLC部分构成的CIMN的拓扑结构,集成于可控源电磁勘探系统的发射系统中。本发明CIMN采用了新型组合匹配方法及相关优化设计,在补偿范围与功率损耗两方面提升了宽频带电流发射性能;提出了新型组合匹配拓扑结构,并通过数学推导与分析,阐明了其对应的宽频带匹配功能;结合可控源电磁法宽频带传输的需求及有限供电条件,设计了复合阻抗匹配网络的参数优化方案与控制策略;本发明CIMN能更好地适配CSEM发射机的宽工作频段,提升匹配带宽,降低功率损耗。
本发明授权一种可控源电磁勘探系统复合阻抗匹配网络及设计方法在权利要求书中公布了:1.一种可控源电磁勘探系统复合阻抗匹配网络的设计方法,可控源电磁勘探系统复合阻抗匹配网络中可控源电磁勘探系统的发射系统集成有复合阻抗匹配网络;所述发射系统由发电机供电,并搭配整流桥二极管、、、,串联连接在功率逆变器与负载之间,发射系统的功率逆变器采用传统桥结构,由开关管、开关管、开关管、开关管和并联直流电容组成;的拓扑结构由固定电容和串联的部分构成,其中,部分为绝缘栅双极性晶体管控制的,包含匹配电容、电感以及由反向串联的两个组成的开关和开关;的等效阻抗由固定电容的阻抗和可控的阻抗组成,其特征在于,设计方法包括以下步骤: A、构建结合固定电容器和绝缘栅双极性晶体管控制的的拓扑结构,并集成于可控源电磁勘探系统的发射系统; B、进行的等效阻抗分析,的等效阻抗由固定电容的阻抗和可控的阻抗组成,其中,固定电容部分的阻抗固定,能够提供恒定阻抗与无功功率补偿,以实现基波匹配;部分提供可控阻抗与无功功率补偿,可控的阻抗能够通过配置占空比控制律进行调控,从而在宽频带内实现全阻抗匹配; C、可控源电磁勘探系统参数优化:分析负载阻抗,确定最大匹配阻抗与最小匹配电容,以及最小匹配阻抗与最大匹配电感,以最小化功率损耗为优化目标,从而得到最优参数组合; D、设计整体匹配控制优化,其中,的整体匹配控制包括电源频率识别、瞬时功率计算、阻抗确定、占空比控制基准计算及匹配功能执行;通过比较确定识别出的阻抗与负载阻抗之间的误差,并进行校正,合成后的控制量作为调制基准,通过单极性方法为生成最终控制信号; 步骤A,所述发射系统由发电机供电,并搭配整流桥二极管、、、,串联连接在功率逆变器与负载之间,发射系统的功率逆变器采用传统H桥结构,由开关管、开关管、开关管、开关管和并联直流电容组成;的拓扑结构由固定电容和串联的部分构成,其中,部分为绝缘栅双极性晶体管控制的,包含匹配电容、电感以及由反向串联的两个组成的开关和开关;的等效阻抗由固定电容的阻抗和可控的阻抗组成; 步骤B,可控的阻抗分析,具体包括以下步骤: B1、通过控制在四种模式下运行,调节匹配网络的等效阻抗: B2、通过协同控制开关和开关的脉冲宽度调制控制信号占空比,控制每个周期内流过电感LM的电流比例,从而间接控制并联电感支路及整个部分的等效阻抗值; B3、通过配置占空比控制律调控的等效阻抗,从而在宽频带内实现全阻抗匹配; 步骤B1中,在部分,开关和开关的可控状态决定了不同的阻抗函数,一个工作周期内的工作模式,如下: 模式1:开关和开关均关断,在此模式下,部分中仅匹配电容起作用,其阻抗函数为: 7 式中,为虚数单位,为角频率; 模式2:开关导通,开关关断,此时,电感与电容并联,部分的阻抗函数可表示为: 8 模式3:开关关断,开关导通,此阶段电感被排除在匹配之外,其电流由续流并近似为恒定值;的外部阻抗函数与模式1中的公式7相同; 模式4:开关和开关均导通,此时,的可用阻抗仍与公式7相同。
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