[發明專利]一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準方法及系統

有效

• 申請號: 202010519496.9
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111638485B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 宋曉林;馬燁;孫剛;陳金猛;梁灑佳;周振宇;曾翔君;曹劉炎
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;西安交通大學;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R35/04
• 分類號: G01R35/04
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司 61217
• 代理人: 黃瑞華

1.一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，穩態測試源輸出穩態電壓和穩態電流，投入開關陣列，輸出脈沖虛功率；

步驟2，調整穩態測試源改變輸出脈沖幅值；在校驗儀控制器上輸入參數，校驗儀控制器內部計算后，輸出對應的定時驅動信號，控制電源通道上的開關陣列，改變輸出脈沖的占空比和頻率，獲得需要的脈沖虛功率；

步驟3，通過標準表得到穩態測試源輸出的穩態電壓值U和穩態電流值I并輸入校驗儀控制器，結合導通時間t_on內部計算獲得脈沖虛功率源輸出的電能值；校驗儀控制器對被檢電能表輸出的電能脈沖計數，得到被檢電能表所測電能值；兩個電能值相比較，獲得被檢電能表計量誤差；

其中，電源通道包括：電壓脈沖產生電路和電流脈沖產生電路，其上開關陣列由MOSFET組成；其中，電壓脈沖產生電路的電壓脈沖由SiC MOSFET Q1，Q2切換產生；電流脈沖產生電路中電流脈沖由MOSFET并聯組Q3，Q4切換產生；Q1，Q3分別用于控制電壓、電流輸出回路的開通關閉；Q2用于防止穩態電壓源短路，Q4用于防止穩態電流源開路并選擇電流是否輸出到負載；

控制電壓輸出時，先令Q2關斷，再令Q1導通，電壓導通時間為Q1導通時間；

控制電流輸出時，先令Q3導通，再令Q4關斷，電流導通時間為Q4關斷時間。

2.根據權利要求1所述的一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準方法，其特征在于，電流脈沖產生電路中，采用MOSFET驅動電路和電流主回路分板設計的方式；其中，電流主回路為穩態電流源輸出電流經過回路；MOSFET驅動電路和電流主回路僅將驅動信號相連。

3.根據權利要求2所述的一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準方法，其特征在于，使用鋁基板制作電流主回路；其中，在鋁基板上開窗并焊接銅排。

4.根據權利要求1所述的一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準方法，其特征在于，步驟3中，導通時間t_on由校驗儀控制器內系統計時獲取，系統時間由經過檢定的晶振控制，通過標準表對穩態電壓U和穩態電流I進行測量；由E＝U·I·t_on計算獲得脈沖虛功率源輸出電能準確值。

5.一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準系統，其特征在于，包括：

標準脈沖虛功率源，用于得到恒定或連續變化的輸出功率，模擬預設各種充電工況或高頻紋波；

測量單元，用于根據標準脈沖虛功率源的穩態電壓值U和穩態電流值I，結合導通時間t_on內部計算獲得脈沖虛功率源輸出的電能值；根據被檢電能表輸出的電能脈沖，得到被檢電能表所測電能值；兩個電能值相比較，獲得被檢電能表計量誤差；

其中，所述標準脈沖虛功率源包括：

穩態測試源，用于輸出穩態電壓和穩態電流；

標準表，包括：標準電壓表和標準電流表，分別用于測量獲得穩態電壓值U和穩態電流值I；

校驗儀控制器，用于根據輸入參數輸出對應的定時驅動信號；用于對被檢電能表輸出的電能脈沖計數，得到被檢電能表所測電能值；

開關陣列，用于根據定時驅動信號，輸出產生脈沖虛功率；

脈沖虛功率源的輸出電壓電流大小、占空比、頻率均可調；

開關陣列由MOSFET組成；電壓脈沖由SiC MOSFET Q1，Q2切換產生；電流脈沖由MOSFET并聯組Q3，Q4切換產生；Q1，Q3分別用于控制電壓、電流輸出回路的開通關閉；Q2用于防止穩態電壓源短路，Q4用于防止穩態電流源開路并選擇電流是否輸出到負載；

控制電壓輸出時，先令Q2關斷，再令Q1導通，電壓導通時間為Q1導通時間；

控制電流輸出時，先令Q3導通，再令Q4關斷，電流導通時間為Q4關斷時間。

6.根據權利要求5所述的一種基于標準脈沖虛功率源法的直流電能表校準系統，其特征在于，測量單元中，導通時間t_on由校驗儀控制器內系統計時獲取，系統時間由經過檢定的晶振控制，通過標準表對穩態電壓U和穩態電流I進行測量；由E＝U·I·t_on計算獲得脈沖虛功率源輸出電能準確值。