高准确度有源补偿分压器的研制

有源分压器的高准确度对电子电路采用的元件性能和研究人员设计能力要求较高,为了提高现有工频电压比例标准的误差精度要求,降低电子电路设计复杂度,提出一种高准确度有源补偿分压器,该分压器大幅降低由有源器件带来的误差和不稳定性。重点阐述有源电容分压器的补偿方法,并对有源补偿性分压器的主分压器、补偿电容分压器以及各部分的测试方法进行详细介绍。根据实际测试结果,该有源电容式分压器整体在工频条件下测量误差小于0.02%,比值差测量不确定度为19×10^(-6),相位差测量不确定度为18μrad。

基于参考电流增量法的感应分流器校验方法

感应分流器具有高准确度和高稳定性的电流比例,在电流互感器检定领域有着广泛的应用。文中提出了一种基于参考电流增量法原理的感应式分流器校验方法,文中介绍了参考电流增量法的基本原理;分析了参考电流互感器和差值电流测量线路的设计原理;搭建了感应分流器自校验的实验线路;对研制的双级感应分流器在50 Hz~1 kHz频率范围进行了校验,并对校验结果进行了不确定度分析。实验结果表明,在50 Hz~1 kHz频率范围内,双级感应分流器比值差测量合成标准不确定度优于5×10^(-8) A/A,相位差测量合成标准不确定度优于1×10^(-7) rad。

一种MV级峰化电容一体化电容分压器的研制

峰化电容器由于结构紧凑一般采用间接测量其承受的电压,而峰化电容电压的直接测量一直是难以解决的问题。为了解决该问题,以峰化电容器为基础,研制了一种新型结构的电阻补偿式自积分型峰化电容一体化电容分压器。其次,根据分压器的新型结构分析了峰化电容一体化电容分压器的理论分压比,给出了理论分压比计算公式,分析了影响低频响应的因素并进行了电路仿真验证。同时,开展了方波标定实验,得到了两个探头的分压比及响应时间,且探头响应时间均小于6.2 ns。此外,为了得到更准确的分压比并验证正常工作状态下该一体化电容分压器分压比的稳定性,进行了高压在线标定实验,得到了1#探头分压比为11 071,2#探头分压比为15 148。且在更高电压等级下,该电容分压器探头的测量相对误差较小,分压比稳定性良好。

基于SiGe工艺多抽头电感结构的紧凑型Wilkinson功分器

为了解决传统Wilkinson功分器损耗高、尺寸大的问题,从功分器的理论分析出发,将传统的微带线结构和LC集总式结构进行改进,在隔离电阻处引入频率补偿电容,设计一种新型的多抽头电感结构的紧凑型宽带二等分功分器。所设计的功分器基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺。射频/微波电磁仿真显示,在8~16 GHz的频带范围内,功分器的分配损耗小于0.8 dB,隔离度大于20 dB,端口回波损耗大于15 dB,核心电路版图面积仅为0.30 mm×0.25 mm,可满足宽带功分器低损耗、小型化、高隔离度的设计要求。

铁氧体传输线电压测量用自积分电容分压器设计

为了研究铁氧体传输线对脉冲前沿的陡化机理,研制了6个耦合式自积分电容分压器测量传输线不同位置的电压波形,以此来分析脉冲前沿的陡化过程。首先通过Pspice建立电容分压器的等效电路模型,从时域和频域上分析了同轴信号电缆匹配方式及低压臂补偿电容的杂散电感对电容分压器测量输出的影响,提出采用多个电容并联的PCB同轴结构减小其杂散电感对脉冲高频振荡的影响,然后根据传输线结构设计了一种低杂散电感的耦合式电容分压器,通过Comsol仿真计算出高、低压臂电容值并推导了理论分压比。实验测试了电容分压器工作于D-dot模式和自积分模式时的输出信号,对分压器的分压比及响应时间进行定标,结果表明所研制的电容分压器,实测分压比与理论值接近,响应时间约为2.1 ns,实现了6级铁氧体传输线不同位置的脉冲电压的同时测量。

直流分压器高压臂电容器的研制

直流分压器也称直流电压互感器,是直流输电系统测量直流电压的主要设备。目前高电压等级直流分压器主要基于阻容分压原理。本文介绍了直流分压器工作原理、高压臂电容器运行环境及产品特点,并研制了电容器样机,得出在电容心子尺寸相同情况下,采用三膜两纸介质结构比采用两膜一纸介质结构的平均场强更低,以及采用一体式端盖—膨胀器结构,可提高空间利用率的结论,分别通过电容器单元和直流分压器整机试验验证了设计制造的合理性。

测量微秒量级脉宽方波信号的电容分压器

为了解决测量脉宽达到μs量级的方波信号的平顶衰落问题,设计了改进的双端匹配电容分压器。对采取双端匹配方式的电容分压器进行了频域和时域仿真。仿真结果表明,双端匹配方式的中频段幅频特性不平坦,方波响应波形也存在过冲。通过仿真计算调整了始端电阻以及对应的末端电容,实现了双端匹配方式的优化设计。实验结果表明:当低压臂电容为2 nF的情况下,使用电长度为50 ns的电缆的改进双端匹配电容分压器可以得到过冲小于2%,无平顶衰落的波形。

一级Marx压缩的高稳定纳秒脉冲电源的设计

针对目前缺乏标准纳秒高压脉冲电源的现状,开展高稳定性纳秒高压脉冲电源回路分析、结构设计及性能测试研究。通过建立纳秒脉冲发生器等效电路模型,仿真计算获得5级初级脉冲发生电路参数,以及一级压缩陡化间隙对纳秒脉冲特性的影响规律。通过纳秒高压脉冲电源结构设计及低抖动电晕稳定开关特性研究,建立高稳定输出的纳秒脉冲电源系统。研制纳秒电阻分压器,建立基于ns及μs量级传递校准测试相结合的刻度因数标定方法,准确获得纳秒电阻分压器的刻度因数。脉冲电源输出特性测试结果表明:纳秒脉冲电源系统可以输出上升时间2.3 ns±0.5 ns、幅值范围10~60 kV的指数纳秒脉冲;输出脉冲电压在全幅值范围内的相对标准偏差不大于±1.5%。

在运阻容式直流分压器的频率响应补偿措施研究

阻容式直流分压器的频率响应特性对高压直流输电系统控制保护系统至关重要。阻容式直流分压器在运行过程中,其内部可能会发生绝缘闪络、绝缘介质击穿等故障,引发其等效电容量值发生变化,进而导致其频率响应改变。由于在运阻容式直流分压器的阻容参数很难直接测量,使得补偿阻容参数难以量化,本文基于该研究现状提出了一种在运阻容式直流分压器阻容参数的间接测量方法和频率响应补偿措施,通过二次侧不同标准电容负载下的频率响应试验结果,间接测量出在运阻容式直流分压器的阻容参数,再依据阻容分压器的参数平衡公式对低压臂的电容参数进行调整,实现对阻容分压器频率响应特性的补偿。仿真结果表明本文提出的方法能够实现对在运阻容式直流分压器的频率响应补偿。

阻容式直流分压器高压臂短路故障暂态特性仿真研究

建立了三级高压臂的阻容式直流分压器数学模型及其高压臂短路模型,并对不同情况下阻容式直流分压器高压臂短路故障的暂态特性进行了仿真.仿真结果验证了数学模型的正确性,并发现高压臂短路故障会使分压器输出电压急剧升高,不利于工作人员对系统状态的判断.

一种电容补偿型高压电容分压器的设计

根据高压脉冲实验测量的需要,阐述了外带积分器型、电阻补偿型及电容补偿型等几种电容分压器的工作原理,分析了影响各自响应时间的主要因素即对于测量ns量级快前沿高压脉冲信号,使用外带积分器型电容分压器时不宜采用大尺寸的伞式探针结构;使用电阻补偿型电容分压器时对其高压臂大电阻要求较高。在缺少高性能大阻值电阻的情况下,利用高压电容尝试设计并制作了电容补偿型电容分压器,其分压比约为9348,它在一定范围内可通过改变补偿电容值而方便地改变。实验结果与理论计算及PSpice软件的模拟结果基本一致,方波响应时间约为4.4ns,基本达到了设计目的。定标结果表明该分压器可用于测量高功率脉冲调制系统和强流电子束加速器中的高压脉冲。

一种同轴高压电容分压器的设计

叙述了电容分压器的电路原理,分析并推导出同轴电容分压器的容值计算公式,给出了波形无畸变条件;在此基础上,设计出适用于强流电子束加速器的电容分压器,并应用于实验测试中。实验结果表明,设计的高压同轴电容分压器满足测量要求。

基于电容分压的配电网过电压在线监测

设计了一种基于阻容分压器的配电网内外过电压在线监测装置。该装置采用低阻尼电容分压器作为过电压获取设备,并对其设计方法和响应特性的影响因素进行了分析;通过有限元法对其进行误差分析表明该分压器具有良好的精度,能满足内外过电压监测需要。此外,通过PCI总线和数据双缓冲技术,能在高频下采样较长的数据和实现较短的采样间隔时间。通过现场实测数据表明,该装置能满足内外过电压监测的需要。

电容式电压互感器谐波测量误差分析

为研究电容式电压互感器(CVT)因主电路工作在工频谐振造成其频率特性发生畸变而导致谐波测量结果失真问题,在仿真谐振型和速饱和型两种类型CVT的频率特性曲线基础上,通过电能质量扰动装置,进行110 k V两种型号CVT的谐波测量误差试验。试验验证了仿真模型的正确性且杂散电容也是影响CVT频率特性的原因之一。试验结果表明:通过CVT测量谐波幅值和相位存在很大的误差,某些频率下幅值最大可能达到实际值的2倍以上,最小仅为实际值的30%左右,相位也出现在某些频率下120°突变的问题;不同厂家不同型号的CVT之间的误差特性不同,而同厂家同型号CVT的谐波测量误差特性基本一致。最后针对现场大量应用CVT进行谐波测量的问题提出了应用电容式分压器测量、通过接地回路电流测量、采用带谐波测量功能的特种CVT测量以及对测量结果进行修正等改进意见。

基于电阻分压的10kV电子式电压互感器

基于电阻分压器的电子式电压互感器的原理、结构和输出信号等与传统的电压互感器有很大不同,其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响。从等效电路的角度分析了电阻特性和杂散电容对电子式电压互感器测量准确度的影响;利用Ansoft软件包建立分压器的有限元模型对杂散电容进行了计算分析,并根据杂散电容分布对屏蔽罩进行了设计。在理论分析基础上,研制了一台电阻分压式的10kV电子式电压互感器,并进行了准确度测试。测试结果表明,设计的10kV电子式电压互感器准确度满足IEC 60044-7标准要求,准确度达0.2级。

60kV同轴快沿脉冲源研制与测试

利用脉冲高压陶瓷电容器和高气压小间隙开关,研制了60 kV同轴式高压快沿脉冲源。利用自行研制的薄膜式电容分压器和同轴式电阻分压器对快沿脉冲源的输出参数进行测量,分析了薄膜式电容分压器的测试原理,对电容分压中二级电阻分压器元件的参数进行了优化。当脉冲源负载为50Ω时,测得脉冲源输出电压的前沿小于2.3 ns,半高宽约28 ns,符合IEC电磁脉冲的最新标准。

一种测量脉冲高电压的电容分压器

研制了一种测量脉冲高电压的电容分压器 ,该分压器对方波脉冲的响应时间为2 .8ns。已用它测量了 Tesla变压器型强流电子束加速器的主开关导通的脉冲电压和

集中式电容分压器分压比稳定性的研究

集中式高压电容分压器电极上的电荷分布易受周围接地体的影响，由此产生的电容值改变会影响分压器分压比的稳定性。用模拟电荷法对集中式高压电容在其周围存在接地物时的等效电容改变进行了计算，并且用实验进行了验证。

基于电容分压的电子式电压互感器的研究

设计了一种 2 2 0kV气体绝缘开关用新型电子式电压互感器 ,互感器由电容分压器和数字变换器两部分组成。电容分压器的输出信号经数字变换器处理后转换为串行数字光信号输出。为提高电压互感器的稳定性 ,采用一小阻值精密电阻与电容分压器的低压固体介质电容并联。实验表明互感器线性度好 ,在 - 15°C～ +45°C温度范围内准确度满足 0 .

纳秒脉冲电压的波形重建

介绍了一种根据脉冲电压测量系统的输入输出波形对纳秒脉冲电压信号测量系统进行参数计算的方法和技术,该方法基于最优化原理,并将其应用于快脉冲电压波形的重建。重建的波形用电容分压器实测波形进行了检验,表明重建波形有比用积分器更好的效果。