[發明專利]一種精密交直流寬頻電壓分壓的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010898861.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112051434A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 陳祉如;張志;荊臻;代燕杰;趙曦;杜艷;楊杰;李霖;徐安邦;周新華;張一凡;郁黎
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;長沙天恒測控技術有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本公開提出了一種精密交直流寬頻電壓分壓的裝置及方法，包括：電阻分壓模塊和緩沖器模塊；所述電阻分壓模塊包括高端電阻和低端電阻；所述緩沖供電模塊包括緩沖器；所述高端電阻被配置為接收輸入電壓通過電阻進行分壓，分壓后的信號從低端電阻輸出到緩沖器的前端；所述高端電阻和低端電阻并聯補償電容修正分壓器的頻響曲線；所述緩沖器將高內阻信號轉換為低阻輸出信號，進行寬頻帶的精密測量。

技術領域

本公開屬于分壓技術領域，尤其涉及一種精密交直流寬頻電壓分壓的裝置及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

在電壓分壓中常用到兩種方法，電阻法和電容法。分壓器的工作原理以電阻分壓器來介紹，以下圖1是電阻器的分壓器原理圖，計算公式如式(1)所示：

式中：U1——輸入高電壓，V；

U2——輸出低電壓，V；

R1、R2——分壓電阻，Ω。

電阻法，當采用溫度系數小的電阻絲康銅絲或溫度系數小的而且電阻系數高的卡瑪絲繞成時，它的溫度穩定性高，長期穩定性也較高。當采用壓縮性的電阻分壓器結構，它的響應特性有可能做的比較高。其結構如圖2所示。

電容法，測量脈沖電壓用的電容分壓器可分為兩種類型。一種分壓器的高壓臂是由多個電容器疊裝組成，這種分壓器多半用絕緣殼的油紙絕緣的脈沖電容來組裝。要求這種電容器的電感比較小，能夠經受短路放電。一個高壓油紙的電容器是由多個元件串并聯組裝起來的，每個元件不僅有電容而且串聯的固有電感和接觸電阻。還有并聯的絕緣電阻。這種分壓器應看做分布參數，故名為分布式電容分壓器。如圖3所示。另一種分壓器的高壓臂僅有一個電容，這種分壓器的高壓臂僅一種電容，常為接近均勻電場的一對金屬電極，它的電極間以空氣為介質，是一個集中電容，故名為集中式電容分壓器。

無論電阻法還是電容法都只能針對低頻帶分壓，并且還有測量范圍小、測量精度低的缺點。

電阻法為追求高響應性能，它的阻值不能太高。由于他會對沖擊電壓發生器造成負載影響，它的接入會縮短沖擊波的半峰時間。但一般可以調整發生器的波尾電阻來解決。由于工作時電阻會發熱，電阻的能量消耗與所加電壓值的平方有關。這就造成了當阻值為10KΩ～20KΩ時，所加雷電沖擊電壓不得高于2MV的主要原因。作為標準分壓器，阻值應該不大于10KΩ。

同樣由于上述原因，電阻電容器難以應用于測量操作沖擊電壓。

分布式電容分壓器由多臺脈沖電容器疊裝而成，只有幅值誤差而無波形誤差。至于幅值誤差，要用一個標準分壓器校訂以后消除。但在測量陡波時，由于電容分壓器的電容比屏蔽電阻分壓器屏蔽環的雜散電容大得多，因而響應時間也大很多。

集中式電容分壓器的高壓臂可采用壓縮氣體的標準電容器，這種電容器的電容值很準而且很穩定，介質損耗很小。用它來做沖擊電容分壓器時，出現了一些問題，即出現疊加高頻震蕩。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本公開提供了一種精密交直流寬頻電壓分壓的裝置，實現寬頻帶、高精度的分壓。

為實現上述目的，本公開的一個或多個實施例提供了如下技術方案：

第一方面，公開了一種精密交直流寬頻電壓分壓的裝置，包括：

電阻分壓模塊和緩沖器模塊；所述電阻分壓模塊包括高端電阻模塊和低端電阻模塊；所述緩沖供電模塊包括緩沖器；

所述高端電阻模塊被配置為接收輸入電壓通過電阻進行分壓，分壓后的信號從低端電阻模塊輸出到緩沖器的前端；

所述高端電阻模塊和低端電阻模塊并聯補償電容以修正分壓后頻響曲線；