[發明專利]一種感應式電流電壓變換器及實現高頻電流測量的方法

有效

• 申請號: 201210210040.X
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102739066A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 潘仙林;劉文芳;谷揚;趙軍;王彪;張江濤;黃洪濤;張德實
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: H02M5/12
• 分類號: H02M5/12;G01R19/00
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 郭韞

技術領域

本發明屬于電流測量領域，具體涉及一種感應式電流電壓變換器及實現高頻電流測量的方法。

背景技術

如何準確、方便地測量電流，一直是測量技術領域中努力追求、不斷探索的課題。在電路中接入分流器，測量分流器兩端的電壓，再根據歐姆定律，用測得的電壓除以分流器的電阻值。這種測量方法使用設備少、方便、快捷，收到了普遍的歡迎，成為測量電流的主要方法。

20世紀90年代開始，各國家實驗室普遍采用商業分流器與熱電變換器組合擴展電流量程。用的最多的是美國Fluke公司的Fluke?A40、A40A，以及美國Holt公司的分流器Model?HCS?1。

使用這些商業產品可將國家基準的電流交直流轉換最大擴展到20A。2000年以后有些國家開始擺脫商業產品的限制，研制自己的同軸結構分流器，為了盡可能降低電阻上的功耗，在1A以上自行研制的同軸分流器普遍采取鼠籠結構，典型的是瑞典國家計量院設計的分流器。我國在2006年完成的諧波功率國家基準研究中電流部分采取的就是該分流器。

1988年，美國國家計量院為了滿足美國空軍校準實驗室的要求，設計出了最大輸出可達到100A?100kHz的交直流跨導放大器，以及20A到100A的大電流同軸分流器，并將技術轉換為美國Clarke?Hess公司和Precision?Measurement公司的相關產品。因此中國計量科學研究院提出了對國家實驗室交流電流的基準量程擴展到高頻的100A要求。

一些國家選取NIST設計的分流器Build-up至100A，由于電阻上消耗的功率太大等原因很難得到穩定的可作為國家基準使用的結果。另外從美國研究委員會公布的使用美國國家計量院擴展至100A的測量結果中可以看出在100A、100kHz時NIST分流器的交直流差已經接近1％.

從2000年至今，國際上國家基準交直流轉換的研究主要集中于如何將交流國家基準擴展至100A、100kHz。到目前為止，除NIST外，只有奧地利計量院研制成功了另外一種100A、100kHz的分流器。

最近幾年，美國Fluke公司精密測試儀器部推出了全新A40B系列精密分流器。電流范圍從0.1mA到100A，帶寬從DC到100kHz。A40B采用同軸型分流器設計使得分流器受外部磁場影響小，可實現最優的性能。但是這種分流器在對電流源輸出電流進行測量時，分流器的負載會對電流源產生負載效應，導致測量結果產生偏差；另外，這種分流器也是利用電阻元器件構成的，在他允許的最大電流工作狀態下長時間工作，分流器上的電阻元器件上消耗的電功率轉換成加熱能量，使分流器發熱，使電阻阻值發生變化，從而影響測量電流的準確度。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種感應式電流電壓變換器及實現高頻電流測量的方法，通過電流電壓變換器對電流進行準確測量，并且將頻率范圍擴展到100kHz，降低采用分流器對電流源測量校準過程中的負載影響。

本發明是通過以下技術方案實現的：

所述感應式電流電壓變換器包括同軸穿心感應式電流變比器和標準分流器；

所述同軸穿心感應式電流變比器的電流輸入和輸出均為同軸結構，其包括外殼10和安裝在所述外殼10內的中心棒2、圓環形鐵芯7和繞在所述鐵芯7上的線圈8；

所述外殼10為圓筒結構，在其兩端分別安裝有左端蓋1和右端蓋9；所述左端蓋1和右端蓋9分別將所述外殼10的兩端封閉；

所述中心棒2與所述外殼10同軸線設置，所述鐵芯7套在所述中心棒2上，與所述中心棒2同軸線設置，并固定在所述中心棒2上；

在所述外殼10的外表面上設有平臺，在該平臺上固定有N型頭；所述標準分流器通過所述N型頭與所述同軸穿心感應式電流變比器連接。

在所述左端蓋1的中心位置固定有Lc型頭；所述中心棒2的一端穿過并固定在所述Lc型頭的中心處，作為Lc型頭的芯，即作為所述同軸穿心感應式電流變比器的電流輸入端，另一端固定在所述右端蓋9上。

所述N型頭與所述外殼10之間設有絕緣墊片6，使N型頭和外殼10絕緣。

所述N型頭的芯4作為所述同軸穿心感應式電流變比器二次端的電流輸出端；在所述平臺上開有通孔，所述線圈8的一端穿入所述通孔中與N型頭的芯4連接，另一端與N型頭的皮5連接。