用于校準(zhǔn)避雷器阻性電流測試儀的精密交流電壓放大器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于校準(zhǔn)避雷器阻性電流測試儀的精密交流電壓放大器，其主要技術(shù)特點(diǎn)是：包括輸入輸出端口、電壓放大電路、直流鉗位電路、高頻濾波電路；電壓放大電路由運(yùn)算放大器、變壓器和電阻構(gòu)成交流電壓負(fù)反饋回路，在工作頻段內(nèi)，實(shí)現(xiàn)交流標(biāo)準(zhǔn)電壓源的高準(zhǔn)確度放大；直流鉗位電路由積分電路和低通濾波電路組成，用于消除變壓器和電壓互感器在直流時(shí)的非線性影響；高頻濾波電路用于防止電壓放大電路振蕩。本實(shí)用新型可對交流標(biāo)準(zhǔn)電壓信號源進(jìn)行高準(zhǔn)確度實(shí)時(shí)等比例放大，以滿足阻性電流測試儀的大電壓測量能力的校準(zhǔn)需求，具有良好的幅值增益穩(wěn)定性和相位穩(wěn)定性，同時(shí)具有成本低、實(shí)時(shí)響應(yīng)、準(zhǔn)確度高、功率利用率高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】用于校準(zhǔn)避雷器阻性電流測試儀的精密交流電壓放大器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于校準(zhǔn)避雷器阻性電流測試儀的精密交流電壓放大器，屬于對電力測試儀器的校準(zhǔn)、檢定與檢測領(lǐng)域，特別涉及一種可對交流標(biāo)準(zhǔn)電壓源進(jìn)行高準(zhǔn)確度放大，用于校準(zhǔn)避雷器阻性電流測試儀的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在對具有大電壓測量能力的避雷器阻性電流測試儀的校準(zhǔn)、檢定與檢測工作中，需要提供輸出電壓達(dá)一百伏甚至幾百伏的大電壓交流標(biāo)準(zhǔn)電壓源。小電壓交流標(biāo)準(zhǔn)源比較容易獲得，而低成本、高準(zhǔn)確度的大電壓交流標(biāo)準(zhǔn)電壓源卻不易獲得。
[0003]大電壓交流標(biāo)準(zhǔn)電壓源，一般由小電壓交流標(biāo)準(zhǔn)源經(jīng)過交流電壓放大器實(shí)現(xiàn)。為使輸出電壓達(dá)到幾百伏，傳統(tǒng)的交流電壓放大器主要有以下幾種方式。
[0004]程控放大器、變壓器、微處理器組合方式:信號經(jīng)前置程控放大，變壓器擴(kuò)流，通過電壓采樣，微處理器計(jì)算后調(diào)節(jié)程控放大器增益，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。該方式信號源和放大器一體，需要微處理器配合，對各電路元件穩(wěn)定性要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不夠靈活，且輸出電壓調(diào)節(jié)具有滯后性。
[0005]運(yùn)算放大器、功率管組合方式:該方式需要輸出能力達(dá)幾百伏的大電壓功率管和電源，功耗大，且過零點(diǎn)交越失真不易克服。
[0006]大電壓運(yùn)算放大器驅(qū)動方式:該方式需要輸出能力達(dá)幾百伏的大電壓運(yùn)算放大器和電源，成本高，功耗大。
[0007]精密電壓互感器擴(kuò)壓方式:該方式所需精密電壓互感器結(jié)構(gòu)笨重，成本高，且?guī)ж?fù)載能力弱。
[0008]有鑒于此，有必要提供一種精密交流電壓放大器，可對小電壓交流標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行高準(zhǔn)確度實(shí)時(shí)等比例放大，以滿足避雷器阻性電流測試儀的校準(zhǔn)需要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有交流電壓放大技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的精密交流電壓放大器，可以對小信號交流標(biāo)準(zhǔn)電壓源進(jìn)行高準(zhǔn)確度實(shí)時(shí)等比例放大，具有良好的幅值增益穩(wěn)定性和相位穩(wěn)定性，從而為具備大電壓測量能力的避雷器阻性電流測試儀的校準(zhǔn)工作提供條件和保障。
[0010]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種用于校準(zhǔn)避雷器阻性電流測試儀的精密交流電壓放大器，由輸入輸出端口、電壓放大電路、直流鉗位電路、高頻濾波電路構(gòu)成，其特征在于:
[0011]所述電壓放大電路，涉及運(yùn)算放大器、變壓器、電阻；運(yùn)算放大器反向輸入端串聯(lián)電阻接電壓輸入端口，其輸出接變壓器輸入端；變壓器輸出端串聯(lián)電阻接運(yùn)算放大器反向輸入端；
[0012]所述直流鉗位電路，涉及運(yùn)算放大器、電阻、電容；運(yùn)算放大器U2和電阻R1、電容C2組成積分電路；電阻R2、R3和電容C3組成低通濾波電路；積分電路輸入接電壓放大電路運(yùn)算放大器輸出端，輸出接低通濾波電路輸入端；低通濾波電路輸出接電壓放大電路運(yùn)算放大器正向輸入端；
[0013]所述高頻濾波電路，涉及電容；電容一端接電壓放大電路運(yùn)算放大器輸出端，另一端接電壓放大電路運(yùn)算放大器反相輸入端；
[0014]如上所述的精密交流電壓放大器，其特征在于，所述電壓放大電路的運(yùn)算放大器為大電壓運(yùn)算放大器；變壓器為升壓變壓器；電阻為儀表用精密電阻。
[0015]如上所述的精密交流電壓放大器，其特征在于，所述電壓放大電路輸入端還可并聯(lián)一精密電阻，則可將小信號交流標(biāo)準(zhǔn)電流源轉(zhuǎn)換成大電壓交流標(biāo)準(zhǔn)電壓源。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:除升壓變壓器輸出回路為大電壓外，電路其他部分元件包括電源均工作在低電壓狀態(tài)，功率利用率高，成本低；輸出電壓隨輸入電壓信號實(shí)時(shí)變化，輸出電壓波形和相位主要由精密電阻決定，準(zhǔn)確度高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型精密交流電壓放大器的電路原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的內(nèi)容，但本實(shí)用新型的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣在本申請所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。
[0019]各圖中標(biāo)號的說明:A、B—輸入端口、C、D—輸出端口、Ul—電壓放大電路運(yùn)算放大器、U2—積分電路運(yùn)算放大器、Tl 一升壓變壓器、Rl—積分電路電阻、R2、R3—低通濾波電路電阻、R4、R5—電壓放大電路電阻、Cl 一高頻濾波電容、C2—積分電容、C3—低通濾波電路電容、GND—參考地電位點(diǎn)。
[0020]如圖1所示，一種精密交流電壓放大器，由輸入輸出端口、電壓放大電路、直流鉗位電路、高頻濾波電路構(gòu)成，其特征在于:
[0021]所述電壓放大電路，涉及運(yùn)算放大器、變壓器、電阻；運(yùn)算放大器反向輸入端串聯(lián)電阻接電壓輸入端口，其輸出接變壓器輸入端；變壓器輸出端串聯(lián)電阻接運(yùn)算放大器反向輸入端；
[0022]所述直流鉗位電路，涉及運(yùn)算放大器、電阻、電容；運(yùn)算放大器U2和電阻R1、電容C2組成積分電路；電阻R2、R3和電容C3組成低通濾波電路；積分電路輸入接電壓放大電路運(yùn)算放大器輸出端，輸出接低通濾波電路輸入端；低通濾波電路輸出接電壓放大電路運(yùn)算放大器正向輸入端；
[0023]所述高頻濾波電路，涉及電容；電容一端接電壓放大電路運(yùn)算放大器輸出端，另一端接電壓放大電路運(yùn)算放大器反相輸入端；
[0024]如上所述的精密交流電壓放大器，其特征在于，所述電壓放大電路的運(yùn)算放大器為大電壓運(yùn)算放大器；變壓器為升壓變壓器；電阻為儀表用精密電阻。
[0025]如上所述的精密交流電壓放大器，其特征在于，所述電壓放大電路輸入端還可并聯(lián)一精密電阻，則可將小信號交流標(biāo)準(zhǔn)電流源轉(zhuǎn)換成大電壓交流標(biāo)準(zhǔn)電壓源。
[0026]本實(shí)用新型的工作原理是:運(yùn)算放大器Ul、電阻R4、電阻R5和變壓器Tl組成交流電壓負(fù)反饋電路。在交流工作頻段內(nèi):運(yùn)算放大器輸出電壓能力為Um，變壓器Tl輸出與輸入電壓比值為N，則放大器電壓輸出能力為N*Um ;電阻R5與R4比值為K，則放大器輸出電壓Uo與輸入電壓Ui的關(guān)系式為:Uo = -Ui/K。
[0027]因變壓器Tl、電壓互感器T2均為非線性元件，直流信號無法通過，高頻信號則會產(chǎn)生高附加相移，因而需要增加直流反饋和高頻反饋回路，以保障放大器電路正常工作。為此增加直流鉗位電路和高頻濾波電路。直流鉗位電路由積分電路和低通濾波電路組成，使得運(yùn)算放大器Ul輸出端直流電平鉗位在地電位點(diǎn)，而工作頻段內(nèi)交流信號則幾乎不受影響。高頻濾波電路使高頻分量直接通過電容Cl反饋回運(yùn)算放大器Ul反向輸入端，以避免放大器電路振蕩。
[0028]本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于校準(zhǔn)避雷器阻性電流測試儀的精密交流電壓放大器，由輸入輸出端口、電壓放大電路、直流鉗位電路、高頻濾波電路構(gòu)成，其特征在于: 所述電壓放大電路，涉及運(yùn)算放大器、變壓器、電阻；運(yùn)算放大器反向輸入端串聯(lián)電阻接電壓輸入端口，其輸出接變壓器輸入端；變壓器輸出端串聯(lián)電阻接運(yùn)算放大器反向輸入端; 所述直流鉗位電路，涉及運(yùn)算放大器、電阻、電容；運(yùn)算放大器U2和電阻R1、電容C2組成積分電路；電阻R2、R3和電容C3組成低通濾波電路；積分電路輸入接電壓放大電路運(yùn)算放大器輸出端，輸出接低通濾波電路輸入端；低通濾波電路輸出接電壓放大電路運(yùn)算放大器正向輸入端； 所述高頻濾波電路，涉及電容；電容一端接電壓放大電路運(yùn)算放大器輸出端，另一端接電壓放大電路運(yùn)算放大器反相輸入端；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于校準(zhǔn)避雷器阻性電流測試儀的精密交流電壓放大器，其特征在于，所述電壓放大電路的運(yùn)算放大器為大電壓運(yùn)算放大器；變壓器為升壓變壓器；電阻為儀表用精密電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于校準(zhǔn)避雷器阻性電流測試儀的精密交流電壓放大器，其特征在于，所述電壓放大電路輸入端還并聯(lián)一精密電阻，使交流標(biāo)準(zhǔn)電流源也可作為輸入標(biāo)準(zhǔn)源。
【文檔編號】H03F3/20GK204131469SQ201420568145
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】劉小琛, 張軍, 方瓊, 盧冰, 李常春, 付濟(jì)良, 陳彬 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司, 中國電力科學(xué)研究院