[发明专利]一种高准确度宽频高压信号调理系统及方法

说明书

本发明公开了一种高准确度宽频高压信号调理系统，所述系统包括：分压器，用于对电压源Ui进行分压，获取初始的分压高压信号U1，并将所述初始的分压高压信号U1传输至第一电压跟随单元的输入端；第一电压跟随单元，用于提高输入阻抗，并将所述初始的分压高压信号U1转化为跟随后的分压电压信号U2，并将所述跟随后的分压电压信号U2传输至变比调节单元，其中所述U1和U2等电位；变比调节单元，用于对所述跟随后的分压高压信号U2进行高精度调节。本发明的有益效果在于：对电压跟随电路进行改进，将低压运算放大器运用于高压电路环境，提高输入阻抗，并与分压器本体充分隔离，设计简单并能降低电路成本及运行功耗，提高了分压器本体的分压比的分压准确度。

技术领域

本发明涉及高电压测试技术领域，并且更具体地，涉及一种高准确度宽频高压信号调理系统及方法。

背景技术

一直以来，在高电压测试中，作为标准器使用的设备主要是电压互感器和分压器。电压互感器基于电磁耦合原理，其准确度高，稳定性好，是目前国内进行电压互感器量值溯源及传递的主要设备；而分压器的主要原理分为电容式、电阻式和阻容式三种，将一定数量的阻抗元件进行串联，分压，获得低压信号。与电磁式互感器相比，分压器具备更高的电压等级，广泛应用于特高压领域。不过若使用过多的分立器件，在进行交流信号测量时，其分布参数，寄生参数的直接影响了其分压准确度，同时由于阻容元件的温度特性、电压系数，其测量准确度具有较大的温度系数和电压系数，从而影响整体分压比。所以若将分压器作为标准器使用，目前常用的方式是使用两台具有较低电压系数和温度系数的压缩气体电容进行串联，并配合电子单元，构成一台有源电子式标准分压器。

已知的德国PTB使用的电子分压器进行量值传递时，其工频测试不确定度优于6×10-6，该类电容式分压器的最大优点是：只需在低压下使用感应分压器或者低压标准互感器对其进行溯源，即可在更高的电压下进行量值传递，因为其具有较低的电压系数。与同电压等级的电磁式标准器相比，电子式标准分压器在造价上具有较大的优势，约为其的1/4-1/3，在量值溯源完成后，电子式标准分压器在短时间内具有极高的稳定性，因此较为适合在实验室内进行使用。瑞士哈弗莱是高电压测试技术领域极具影响力的企业，其生产的高压标准电容器、分压器以及互感器校验设备具有极高的稳定性和技术指标，而其生产的电子式标准分压器4860由电容式分压器本体和电子单元构成，其标称测量准确度可达20ppm，电子单元可实现1010V电压的直接输入，原理未对外公开。然而该套设备也价格不菲，整套设备的售价在150万元左右，主要价格集中在电子单元。

发明内容

本发明提供了一种高准确度宽频高压信号调理方法及系统，以解决分压器的整体分压比不准确的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种高准确度宽频高压信号调理系统，所述系统包括：分压器、第一电压跟随单元和变比调节单元，

所述分压器，输出端与所述第一电压跟随单元的输入端相连接，用于对电压源Ui进行分压，获取初始的分压高压信号U1，并将所述初始的分压高压信号U1传输至第一电压跟随单元的输入端；

所述第一电压跟随单元，分别与所述分压器的输出端和所述变比调节单元的输入端相连接，用于提高输入阻抗，并将所述初始的分压高压信号U1转化为跟随后的分压电压信号U2，并将所述跟随后的分压电压信号U2传输至变比调节单元，其中所述U1和U2等电位；

所述变比调节单元，输入端与所述第一电压跟随单元的输出端相连接，用于对所述跟随后的分压高压信号U2进行高精度调节。

优选地，其中所述第一电压跟随单元的最大输入阻抗为:20GΩ。

优选地，其中所述第一电压跟随单元包括：缓冲电路和跟随电路，所述缓冲电路的输入端与所述分压器的输出端相连接，所述缓冲电路的输出端和跟随电路的输入端相连接，所述跟随电路的输出端还连接所述缓冲电路的低压运放的供电电源的地上，实现了“自举跟随”。