基于双极性方波逆变电路的可控源电磁发射机小型化研究

摘要

发射机作为可控源音频大地电磁探测(CSAMT)系统的核心设备，其性能直接影响地下地质结构与资源探测的精度与效率。传统设计方案采用直流-直流升压与多级逆变拓扑实现发射电压与频率控制，存在电压多次转换效率低(典型值<85%)、整流滤波电路导致体积重量过大等问题，限制了野外勘探的适用性。本文提出一种基于双极性方波逆变电路的高效小型化超音频电磁发射机，通过直接逆变变压器输出的交流方波电压，省去传统整流滤波环节，显著减少能量损耗(仿真效率>90%)与体积(重量降低约40%)。功率电路采用SiC-MOSFET(碳化硅场效应管)构建全桥逆变与双极性方波逆变电路，结合高频变压器实现电压增益与频率调节。通过PSIM仿真以及实验室环境与野外勘探测试，系统可稳定输出10～100 kHz方波信号，为城市地下空间高分辨率探测提供了轻量化解决方案。

关键词

超音频电磁发射机 / SiC-MOSFET(碳化硅场效应管) / 双极性方波逆变 / 交流变频