一种高准确度有源补偿分压器的介绍

作者： 国自电气 时间：2024-06-24 09:18:42 阅读：15

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。

电容分压器是高电压计量测试中常用的计量设备。在准确度0.1%以上的应用场合中，电容分压器高压臂多采用压缩气体电容器，压缩气体电容器具有稳定性好、温度系数小和介质损耗低的优点。然而由于气体电容器为数十pF 的电容量，构成的电容分压器带负荷能力较差，在使用中多根据二次测量表计的输入阻抗调整分压比作为实际变比，但更换测量表计后，分压器分压比将发生变化。所以在实际应用中，电容分压器二次多使用电子单元实现分压器和二次表计间的阻抗变换，提高分压器的带负荷能力，瑞士哈弗莱公司生产的高压标准分压器4860正是基于上述原理。本问阐述了一种将高、低压臂气体电容置于一个壳体中的压缩气体标准电容分压器;为了降低后端电子单元的影响，分压器后端跟随器电路具有5GΩ以上的输入阻抗，设计中采用了多级自举电路和多运算放大器(以下简称“运放”)反馈性跟随电路来实现上述高输入阻抗和高准确度的要求;该分压器具有较好的频率特性，在50~2 500 Hz范围内测量误差小于0.1%。设计了一种基于精密反相器的标准电容分压器，高压臂电容器采用压缩气体标准电容器，反相器低压臂电容器采用陶瓷电容，具有较低的温度系数和介质损耗;这种设计避免了分压器对电子单元具有高输入阻抗的要求，同时分压器屏蔽电位为零电位，与被屏蔽线路仅为微伏级的差压，屏蔽效果较好;设计中使用T型等效电路，降低了低压臂并联电阻对其分压比误差的影响，工频条件下其测量准确度可满足0.01%。

目前传统的无源电容分压器有很多产品，其误差水平也是公开的，不需要测量，整体误差水平最高为0.2%。传统的无源电容式分压器采用电容器串联方式，以高低压臂电容分压原理完成一次高压到二次输出电压的转换。从高低压臂分压点处获取分压信号，并通过相应的屏蔽手段防止外界对测量信号的干扰以及测量电缆线分布电容对低压臂电容容值的影响。传统无源分压器受到分布参数的影响，频率变化时，其测量误差也随之改变，且带负荷能力差，并不适合对测量准确度有较高要求的计量场合使用;有源分压器具有较好的带负荷能力，工频条件下为了获得较高的测量准确度，需要大量补偿电路。本文提出的有源补偿电容分压器方案不仅在提高输入阻抗上具有优势，同时也提高了工频下的电压测量准确度水平。