CN204131469U - 用于校准避雷器阻性电流测试仪的精密交流电压放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于校准避雷器阻性电流测试仪的精密交流电压放大器，其主要技术特点是：包括输入输出端口、电压放大电路、直流钳位电路、高频滤波电路；电压放大电路由运算放大器、变压器和电阻构成交流电压负反馈回路，在工作频段内，实现交流标准电压源的高准确度放大；直流钳位电路由积分电路和低通滤波电路组成，用于消除变压器和电压互感器在直流时的非线性影响；高频滤波电路用于防止电压放大电路振荡。本实用新型可对交流标准电压信号源进行高准确度实时等比例放大，以满足阻性电流测试仪的大电压测量能力的校准需求，具有良好的幅值增益稳定性和相位稳定性，同时具有成本低、实时响应、准确度高、功率利用率高等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于校准避雷器阻性电流测试仪的精密交流电压放大器，属于对电力测试仪器的校准、检定与检测领域，特别涉及一种可对交流标准电压源进行高准确度放大，用于校准避雷器阻性电流测试仪的装置。
背景技术
在对具有大电压测量能力的避雷器阻性电流测试仪的校准、检定与检测工作中，需要提供输出电压达一百伏甚至几百伏的大电压交流标准电压源。小电压交流标准源比较容易获得，而低成本、高准确度的大电压交流标准电压源却不易获得。
大电压交流标准电压源，一般由小电压交流标准源经过交流电压放大器实现。为使输出电压达到几百伏，传统的交流电压放大器主要有以下几种方式。
程控放大器、变压器、微处理器组合方式：信号经前置程控放大，变压器扩流，通过电压采样，微处理器计算后调节程控放大器增益，使输出电压稳定在设定值。该方式信号源和放大器一体，需要微处理器配合，对各电路元件稳定性要求高，结构复杂，不够灵活，且输出电压调节具有滞后性。
运算放大器、功率管组合方式：该方式需要输出能力达几百伏的大电压功率管和电源，功耗大，且过零点交越失真不易克服。
大电压运算放大器驱动方式：该方式需要输出能力达几百伏的大电压运算放大器和电源，成本高，功耗大。
精密电压互感器扩压方式：该方式所需精密电压互感器结构笨重，成本高，且带负载能力弱。
有鉴于此，有必要提供一种精密交流电压放大器，可对小电压交流标准源进行高准确度实时等比例放大，以满足避雷器阻性电流测试仪的校准需要。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有交流电压放大技术的不足，提供一种改进的精密交流电压放大器，可以对小信号交流标准电压源进行高准确度实时等比例放大，具有良好的幅值增益稳定性和相位稳定性，从而为具备大电压测量能力的避雷器阻性电流测试仪的校准工作提供条件和保障。
本实用新型所采用的技术方案是：一种用于校准避雷器阻性电流测试仪的精密交流电压放大器，由输入输出端口、电压放大电路、直流钳位电路、高频滤波电路构成，其特征在于：
所述电压放大电路，涉及运算放大器、变压器、电阻；运算放大器反向输入端串联电阻接电压输入端口，其输出接变压器输入端；变压器输出端串联电阻接运算放大器反向输入端；
所述直流钳位电路，涉及运算放大器、电阻、电容；运算放大器U2和电阻R1、电容C2组成积分电路；电阻R2、R3和电容C3组成低通滤波电路；积分电路输入接电压放大电路运算放大器输出端，输出接低通滤波电路输入端；低通滤波电路输出接电压放大电路运算放大器正向输入端；
所述高频滤波电路，涉及电容；电容一端接电压放大电路运算放大器输出端，另一端接电压放大电路运算放大器反相输入端；
如上所述的精密交流电压放大器，其特征在于，所述电压放大电路的运算放大器为大电压运算放大器；变压器为升压变压器；电阻为仪表用精密电阻。
如上所述的精密交流电压放大器，其特征在于，所述电压放大电路输入端还可并联一精密电阻，则可将小信号交流标准电流源转换成大电压交流标准电压源。
本实用新型的有益效果是：除升压变压器输出回路为大电压外，电路其他部分元件包括电源均工作在低电压状态，功率利用率高，成本低；输出电压随输入电压信号实时变化，输出电压波形和相位主要由精密电阻决定，准确度高。
附图说明
图1是本实用新型精密交流电压放大器的电路原理示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
各图中标号的说明：A、B—输入端口、C、D—输出端口、U1—电压放大电路运算放大器、U2—积分电路运算放大器、T1—升压变压器、R1—积分电路电阻、R2、R3—低通滤波电路电阻、R4、R5—电压放大电路电阻、C1—高频滤波电容、C2—积分电容、C3—低通滤波电路电容、GND—参考地电位点。
如图1所示，一种精密交流电压放大器，由输入输出端口、电压放大电路、直流钳位电路、高频滤波电路构成，其特征在于：
所述电压放大电路，涉及运算放大器、变压器、电阻；运算放大器反向输入端串联电阻接电压输入端口，其输出接变压器输入端；变压器输出端串联电阻接运算放大器反向输入端；
所述直流钳位电路，涉及运算放大器、电阻、电容；运算放大器U2和电阻R1、电容C2组成积分电路；电阻R2、R3和电容C3组成低通滤波电路；积分电路输入接电压放大电路运算放大器输出端，输出接低通滤波电路输入端；低通滤波电路输出接电压放大电路运算放大器正向输入端；
所述高频滤波电路，涉及电容；电容一端接电压放大电路运算放大器输出端，另一端接电压放大电路运算放大器反相输入端；
如上所述的精密交流电压放大器，其特征在于，所述电压放大电路的运算放大器为大电压运算放大器；变压器为升压变压器；电阻为仪表用精密电阻。
如上所述的精密交流电压放大器，其特征在于，所述电压放大电路输入端还可并联一精密电阻，则可将小信号交流标准电流源转换成大电压交流标准电压源。
本实用新型的工作原理是：运算放大器U1、电阻R4、电阻R5和变压器T1组成交流电压负反馈电路。在交流工作频段内：运算放大器输出电压能力为Um，变压器T1输出与输入电压比值为N，则放大器电压输出能力为N*Um；电阻R5与R4比值为K，则放大器输出电压Uo与输入电压Ui的关系式为：Uo＝-Ui/K。
因变压器T1、电压互感器T2均为非线性元件，直流信号无法通过，高频信号则会产生高附加相移，因而需要增加直流反馈和高频反馈回路，以保障放大器电路正常工作。为此增加直流钳位电路和高频滤波电路。直流钳位电路由积分电路和低通滤波电路组成，使得运算放大器U1输出端直流电平钳位在地电位点，而工作频段内交流信号则几乎不受影响。高频滤波电路使高频分量直接通过电容C1反馈回运算放大器U1反向输入端，以避免放大器电路振荡。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (3)
1.一种用于校准避雷器阻性电流测试仪的精密交流电压放大器，由输入输出端口、电压放大电路、直流钳位电路、高频滤波电路构成，其特征在于：
所述电压放大电路，涉及运算放大器、变压器、电阻；运算放大器反向输入端串联电阻接电压输入端口，其输出接变压器输入端；变压器输出端串联电阻接运算放大器反向输入端；
所述直流钳位电路，涉及运算放大器、电阻、电容；运算放大器U2和电阻R1、电容C2组成积分电路；电阻R2、R3和电容C3组成低通滤波电路；积分电路输入接电压放大电路运算放大器输出端，输出接低通滤波电路输入端；低通滤波电路输出接电压放大电路运算放大器正向输入端；
所述高频滤波电路，涉及电容；电容一端接电压放大电路运算放大器输出端，另一端接电压放大电路运算放大器反相输入端；
2.根据权利要求1所述的用于校准避雷器阻性电流测试仪的精密交流电压放大器，其特征在于，所述电压放大电路的运算放大器为大电压运算放大器；变压器为升压变压器；电阻为仪表用精密电阻。
3.根据权利要求1所述的用于校准避雷器阻性电流测试仪的精密交流电压放大器，其特征在于，所述电压放大电路输入端还并联一精密电阻，使交流标准电流源也可作为输入标准源。
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107017851A (zh) * | 2016-01-28 | 2017-08-04 | 江苏省电力公司南京供电公司 | 一种电流功率放大电路 |
| CN107192973A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-09-22 | 中国电力科学研究院 | 一种电力现场环境下的避雷器泄漏电流补偿***及方法 |
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2014
- 2014-09-29 CN CN201420568145.7U patent/CN204131469U/zh active Active
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