电磁探测是地球物理勘探的重要手段之一,广泛应用在油气资源探测、矿产勘查、考古研究、现代城市建设、隧道矿井安全预测以及水文勘查等领域。但目前我国对于高性能电磁探测设备仍然依赖进口,设计开发具有我国自主知识产权的电磁探测系统具有重要的学术意义以及实用价值。本文以电磁探测技术为背景,针对电磁探测中发射波形的要求,对时域与频域电磁探测发射机系统进行研究与设计,主要完成了以下工作:(1)本文对电磁探测技术及其仪器的发展与现状进行了研究,对比了国内外电磁探测发射机的优缺点,并指出了在供电系统优化下对发射波形提升的需求。(2)综合现有电磁探测发射机供电系统的优点,设计了以发电机供电的时域电磁探测发射机拓扑;对系统中感电容滤波的桥式不可控整流电路参数进行了优化,实现了0.9的功率因数;对DC/DC全桥变换器进行了建模与控制系统设计,开环系统与闭环系统对比结果表示闭环供电系统稳态、动态性能好,发射电压0~1000V大范围可调。(3)针对时域电磁探测发射波形下降沿快速关断的需求,设计了具有下降沿阶段钳位功能的时域电磁探测发射电路;在MATLAB/Simulink包含供电部分的系统级仿真模型中,验证了对发射波形的质量提升,在发射电流为20A时,关断时间仅80μs。(4)针对频域电磁探测法对发射波形及频率范围的需求,在下降沿快速关断的基础上,设计了上升沿也提升的频域电磁探测发射电路;在MATLAB/Simulink中建立了系统级仿真模型中,与普通全桥发射电路进行对比,结果表明所设计发射电路在供电波动时仍可保证发射电流稳定,发射频率为30kHz时,发射电流幅值为普通全桥的三倍以上,总换向时间仅为11.1μs,拓宽了发射波形的频率范围。(5)针对功率电路损耗及热分析的需求,利用电力电子仿真软件PLECS,对时域电磁探测发射机中功率器件进行了详细建模,以此计算各器件损耗,得到功率电路的效率,并验证了移相调压方式对减小功率损耗的作用;分析了系统热电路,得到散热器的最大热阻值,为搭建样机模型提供了热仿真基础,缩短了样机开发和试验过程。