CN109459718A - 冲击电压标准波源 - Google Patents

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李文婷
龙兆芝
张弛
刘少波
雷民
周峰
涂琛
肖凯
宗贤伟
刘高佳
余也凤
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references
    • G01R35/007—Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden references"

Abstract

本发明提供了一种冲击电压标准波源，设置于恒温环境中，包括:充电回路、冲击电压形成回路、箱体和温度调节模块，所述充电回路用于给所述冲击电压形成回路充电，所述冲击电压形成回路用于产生标准波形，所述冲击电压形成回路和所述温度调节模块均位于所述箱体内，所述温度调节模块用于保持所述箱体内恒温。本发明提供的冲击电压标准波源，设置于恒温环境下，保证了冲击电压形成回路中元器件的稳定性，从而保证冲击电压标准波源具有良好的长期稳定性。

Description

冲击电压标准波源
技术领域
本发明涉及测量或校准技术领域，尤其是一种冲击电压标准波源。
背景技术
冲击耐压试验为电力系统设备出厂试验的常规项目，为保证冲击耐压试验中试验电压的准确可靠，需要对冲击电压测量用分压器进行各项性能参数校核，以保证其特性满足国标及行标的相关要求。对冲击测量用分压器进行量值溯源最直接的方法即为与标准冲击测量系统进行冲击电压峰值及时间参数的比对，以获取分压器的峰值及时间参数的测量误差。而标准冲击测量系统的峰值及时间参数的刻度因数则需要利用冲击电压标准波源进行标定，为了保证标准冲击电压测量系统的量值准确可靠首先需要保证冲击电压标准波源的参数稳定、准确。
冲击电压标准波源由回路电容、电阻、开关组成，为了保证回路极小的电感，通常将回路设计的十分紧凑，回路电容及电阻器件也选用无感器件组成，回路电阻及电容值可通过RLC电桥准确测量，回路电感可根据回路布线长度进行估算，明确回路电气参数及回路电容上充电电压，即可确定回路的输出波形参数，因此冲击电压标准波源的输出电压可以溯源至冲击电压形成回路中的电容、电阻器件中。
目前，冲击电压标准波源短期稳定性能优良，长期稳定性欠佳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种冲击电压标准波源，具有良好的长期稳定性。
本发明提供了一种冲击电压标准波源，设置于恒温环境中。
进一步地，包括: 充电回路、冲击电压形成回路、箱体和温度调节模块，所述充电回路用于给所述冲击电压形成回路充电，所述冲击电压形成回路用于产生标准波形，所述冲击电压形成回路和所述温度调节模块均位于所述箱体内，所述温度调节模块用于保持所述箱体内恒温。
进一步地，所述温度调节模块包括：多个温度传感器、控制器以及多个TEC器件，所述多个温度传感器用于采集所述箱体内的温度并发生至所述控制器，所述控制器用于根据所述温度传感器采集到的温度信息控制所述多个TEC器件工作，调节所述箱体内温度直至符合预定温度。
进一步地，所述多个温度传感器分别设置于所述冲击电压形成回路的元器件的正上方。
进一步地，所述温度传感器为热偶电阻。
进一步地，还包括：充电控制模块和输入模块，所述输入模块用于向所述充电控制模块输入控制信息，所述充电控制模块用于依据所述控制信息控制所述冲击电压形成回路中充电电容上的充电电压。
进一步地，所述控制信息包括：负载参数及目标输出电压值。
进一步地，所述箱体外包覆有隔热材料。
本发明提供的冲击电压标准波源，设置于恒温环境下，保证了冲击电压形成回路中元器件的稳定性，从而保证冲击电压标准波源具有良好的长期稳定性。
附图说明
图1 是本发明冲击电压标准波源中冲击电压形成回路电气原理示意图；
图2 是本发明冲击电压标准波源的结构示意图。
图中，C1.充电电容 ， Rt.波尾电阻, Rf.波头电阻, C2.放电电容 ,CL.负载电容,RL.负载电阻，K.放电开关。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
以往国内及国外所研制的冲击电压标准波源短期稳定性能优良，长期稳定性欠佳，经过长期测试发现，冲击电压标准波源的输出特性由组成冲击电压形成回路的元器件的稳定性决定。而元器件的特性主要受环境温度的影响，因此为了保证冲击电压标准波源良好的长期稳定性，需要保证环境温度的相对稳定。
本发明提供了一种冲击电压标准波源，包括: 充电回路、冲击电压形成回路、箱体和温度调节模块，所述充电回路用于给所述冲击电压形成回路充电，所述冲击电压形成回路用于产生标准波形，所述冲击电压形成回路和所述温度调节模块均位于所述箱体内，所述温度调节模块用于保持所述箱体内恒温。
具体地，如图1和图2所示，冲击电压形成回路由充电电容C1、放电开关K、放电电容C2、波头电阻Rf、波尾电阻Rt、负载电容CL、负载电阻RL组成，触发回路用于控制冲击电压形成回路放电开关K，控制放电开关K在准确时间进行闭合动作。充电回路中包括直流充电电源，直流充电电源通过充电保护电阻后并联在充电电容C1的两端，放电开关K与回路放电电阻串联后并联于充电电容C1两端，充电电容C1的另一侧通过输出电缆与试品分压器相连。
具体地，所述温度调节模块包括：多个温度传感器、控制器以及多个TEC(ThermoElectric Cooler, 半导体致冷器)器件，所述多个温度传感器用于采集所述箱体内的温度并发生至所述控制器，所述控制器用于根据所述温度传感器采集到的温度信息控制所述多个TEC器件工作，调节所述箱体内温度直至符合预定温度。
温度传感器采用热偶电阻，紧密布置于冲击电压形成回路的电容、电阻及开关器件正上方，温度传感器将实测元器件的表面温度转换为电压信号后，实时传送至控制器的A/D采集卡单元，A/D采集卡单元经过分析计算，得到元器件表面温度与设定温度间的差异，控制器根据元器件表面温度与设定温度间的差异，控制TEC器件按照指定功率及时间启动温度调节工作，当温度差异值小于±0.1℃时，降低TEC器件工作功率，保持当前温度。
所述箱体外包覆有隔热材料, 保证箱体内部不与外部进行热交换。
目前所使用的冲击电压标准波源带负载较为单一，由于内部充电程序固化，仅局限于数字记录仪或示波器，当设置目标输出电压时，冲击电压形成回路D 充电电压值默认计算为负载为数字记录仪或示波器时的充电电压。当冲击电压标准波源所接负载为电阻分压器时，由于电阻分压器的阻值明显低于数字记录仪或示波器的入口阻抗，其输出效率大幅降低，输出电压明显低于冲击电压标准波源上设定的目标电压，无法用于电阻分压器刻度因数的标定。因此需要进一步提高冲击电压标准波源的带载能力。本实施例的一可选实施方式中，在冲击电压标准波源中增加设置充电控制模块和输入模块，所述输入模块用于向所述充电控制模块输入控制信息，所述充电控制模块用于依据所述控制信息控制所述冲击电压形成回路中充电电容上的充电电压。所述控制信息包括：负载参数及目标输出电压值。冲击电压标准波源根据目标输出电压值和负载参数准确计算内部电容充电电压，保证负载变化时输出电压的稳定性，提高冲击电压标准波源的带负载能力。
本案的技术效果：
1）本发明提供的冲击电压标准波源，工作环境温度可控，内部组成器件长期工作参数性能稳定，最终保证输出冲击电压波形参数的稳定性。
2）标准波源形成回路放置于箱体中，在箱体上设置冲击电压标准波源的目标工作温度后，在冲击电压标准波源内部布置的温度传感器将当前所测温度反馈至控制器，控制器控制TEC器件工作，TEC器件工作后，温度传感器实时监测当前温度值，当温度值与目标设置值相等后，减小TEC器件工作功率，保证温度为当前温度。
3）在冲击电压标准波源中设置充电控制模块，开放外接负载参数设置输入，保证连接不同负载参数时，精确计算不同的充电电压，实现负载不同时输出电压的一致性。
本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种冲击电压标准波源，其特征在于，设置于恒温环境中。
2.如权利要求1所述的冲击电压标准波源，其特征在于，包括: 充电回路、冲击电压形成回路、箱体和温度调节模块，所述充电回路用于给所述冲击电压形成回路充电，所述冲击电压形成回路用于产生标准波形，所述冲击电压形成回路和所述温度调节模块均位于所述箱体内，所述温度调节模块用于保持所述箱体内恒温。
3.如权利要求2所述的冲击电压标准波源，其特征在于，所述温度调节模块包括：多个温度传感器、控制器以及多个TEC器件，所述多个温度传感器用于采集所述箱体内的温度并发生至所述控制器，所述控制器用于根据所述温度传感器采集到的温度信息控制所述多个TEC器件工作，调节所述箱体内温度直至符合预定温度。
4.如权利要求3所述的冲击电压标准波源，其特征在于，所述多个温度传感器分别设置于所述冲击电压形成回路的元器件的正上方。
5.如权利要求3所述的冲击电压标准波源，其特征在于，所述温度传感器为热偶电阻。
6.如权利要求2~5人任一所述的冲击电压标准波源，其特征在于，还包括：充电控制模块和输入模块，所述输入模块用于向所述充电控制模块输入控制信息，所述充电控制模块用于依据所述控制信息控制所述冲击电压形成回路中充电电容上的充电电压。
7.如权利要求6所述的冲击电压标准波源，其特征在于，所述控制信息包括：负载参数及目标输出电压值。
8.如权利要求2所述的冲击电压标准波源，其特征在于，所述箱体外包覆有隔热材料。
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