CN114300244B - 双级误差补偿scott变压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双级误差补偿SCOTT变压装置，包括激磁模块(1)和比例模块(2)，所述激磁模块(1)和所述比例模块(2)连接有补偿线路(3)。本发明可以有效提高二相四线分解信号转换成三相三线同步信号的转换的准确度。

Description

双级误差补偿SCOTT变压装置

技术领域

本发明涉及一种双级误差补偿SCOTT变压装置。

背景技术

在研究角位移指示器校准装置时，需要一套由两台九盘感应比例标准、一台高准确度斯科特(SCOTT)变压器、一台音频功率电源和一台隔离变压器组成的高精度同步分解标准装置，如图2所示。该装置可用于模拟标准的自整角机和旋转变压器的输出信号，并校准角位移指示器。其中，高准确度SCOTT感应比例变压器的作用是实现两台九盘感应分压器输出的两相四线分解信号转换为三相三线同步信号，而这一转换可以使用基于电磁感应原理的SCOTT变压器法，也可以使用基于运算放大器的模拟运算转换法，但这类方法的比例准确度只能达到10^-4量级。

斯科特变压器作为一种特种变压器，能够将供电电源的三相电变成两相电(即两个相位差90°的单相)，以提供两相电源，并通过电流变比和相位转换，可得到原边三相电流(相位对称)，使得原边三相负荷实现平衡，进而保证供电的三相电源平衡。然而，现有的SCOTT变压器的准确度较差，一般在10^-2量级，主要是用来实现电力系统负载的平衡调节。而在自整角机测角传感器的测试过程中，需要准确度较高的基于SCOTT变压器比例的感应分压器。但这类SCOTT感应比例最高的准确度只在10^-5量级，且工作频率单一，一般仅工作在工频，因此无法满足宽工作频率范围(47Hz-1.2kHz)角度指示器的校准。

SCOTT变压器由两个变压器组成，如图3和图4所示，变压器B1的变压器比为1：1，原方绕组在中心抽头，形成两个变比为0.5：1，变压器B2的变比为0.866：1。由上述可知，高准确度的斯科特变压器的作用是实现两相四线信号与三相三线信号的转换。其中，两相四线分解信号如下：

u_R1-R3＝-U₀sinθsin(ωt)

u_R2-R4＝U₀cosθsin(ωt)；

式中，V_R1-R3为端钮R1和R3之间的电压，即正弦相的输出电压；V_R2-R4为端钮R2和R4之间的电压，即余弦相的输出电压；V_L-L为旋转变压器输出的线电压，α为旋转变压器定子与转子之间的角度。

三相三线同步信号如下：

u_S1-S3＝-U₀sinθsin(ωt)

u_S3-S2＝-U₀sin(θ+120°)sin(ωt)

u_S2-S1＝-U₀sin(θ-120°)sin(ωt)；

式中，V_S1-S3为端钮S3和S1之间的电压；V_S3-S2为端钮S2和S3之间的电压；V_S2-S1为端钮S1和S2之间的电压；V_L-L为自整角机输出的线电压；α为自整角机定子与转子之间的角度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双级误差补偿SCOTT变压装置。

为实现上述发明目的，本发明提供一种双级误差补偿SCOTT变压装置，包括激磁模块和比例模块，所述激磁模块和所述比例模块连接有补偿线路。

根据本发明的一个方面，所述激磁模块包括第一激磁绕组和第二激磁绕组；

所述比例模块包括第一比例绕组、第二比例绕组、第三比例绕组和第四比例绕组；

所述第一比例绕组和所述第二比例绕组相对设置；

所述第三比例绕组和所述第四比例绕组相对设置。

根据本发明的一个方面，所述第四比例绕组分为第一子绕组和第二子绕组。

根据本发明的一个方面，所述补偿线路包括第一角差补偿模块、第二角差补偿模块、第一比差补偿模块和第二比差补偿模块。

根据本发明的一个方面，所述第一角差补偿模块包括依次连接的第一变压器、第二变压器和第三变压器；

所述第一变压器与所述第一激磁绕组连接；

所述第二角差补偿模块包括第四变压器、第五变压器、第六变压器、第七变压器和第八变压器；

所述第四变压器与所述第二激磁绕组连接，且与所述第二激磁绕组相对一边侧的绕组分为两部分；

所述第五变压器和所述第七变压器均与所述第四变压器连接；

所述第五变压器和所述第六变压器依次连接，所述第七变压器和所述第八变压器依次连接；

所述第一比差补偿模块包括第九变压器、第十变压器和第十一变压器；

所述第九变压器与所述第十变压器相对一边侧为第一补偿绕组；

所述第二比差补偿模块包括第十二变压器、第十三变压器、第十四变压器、第十五变压器和第十六变压器；

所述第十二变压器的一边侧为第二补偿绕组，另一边侧的绕组分为两部分；

所述第十三变压器和所述第十五变压器均与所述第十二变压器分为两部分的一边侧连接；

所述第十三变压器和所述第十四变压器依次连接，所述第十五变压器和所述第十六变压器依次连接。

根据本发明的一个方面，所述第一变压器、所述第九变压器、所述第四变压器和所述第十二变压器均具有多个抽头及对应的开关。

根据本发明的一个方面，所述第二变压器和所述第三变压器之间、所述第五变压器和所述第六变压器之间以及所述第七变压器和所述第八变压器之间均具有多个电阻以及对应的开关和电容。

根据本发明的一个方面，还包括第一端钮和第二端钮，所述第一端钮和所述第二端钮通过短路片相连；

所述第一端钮连接所述第二比例绕组的一端，所述第二端钮连接在所述第一子绕组和所述第二子绕组之间。

根据本发明的一个方面，所述第十一变压器分别与所述第三变压器和所述第二比例绕组的另一端连接；

所述第六变压器与所述第十四变压器的一端连接，所述第十四变压器的另一端与所述第二子绕组连接；

所述第一子绕组与所述第十六变压器的一端连接，所述第十六变压器的另一端与所述第八变压器连接。

根据本发明的一个方面，所述第一比例绕组与所述第二比例绕组的匝数比满足以下关系：

所述第三比例绕组与所述第一子绕组和所述第二子绕组的匝数比满足以下关系：

N₆/N₈₁＝N₆/N₈₂＝2/1。

根据本发明的构思，采用双级感应比例的结构，从而可以提高SCOTT变压器比例到10^-6量级。同时，采用多档分频电势补偿的方式，即在不同的频率下采用不同的补偿电势，从而可以提高在宽工作频率范围(47Hz-1.2kHz)SCOTT变压器比例的准确度，即可以有效提高二相四线分解信号转换成三相三线同步信号的转换的准确度。

附图说明

图1示意性表示本发明一种实施方式的变压装置的结构图；

图2示意性表示高准确度同步分解模拟器结构原理框图；

图3和图4分别示意性表示SCOTT变压器的两个方向的结构图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

参见图1，本发明的高准确度的精密双级宽频斯科特感应比例变压装置，适用于同步分解标准装置及溯源技术研究。本装置包括激磁模块1和比例模块2，激磁模块1和比例模块2连接有补偿线路3。其中，激磁模块1包括第一激磁绕组N1和第二激磁绕组N5，比例模块2包括第一比例绕组N2、第二比例绕组N4、第三比例绕组N6和第四比例绕组N8。第一比例绕组N2和第二比例绕组N4相对设置，第三比例绕组N6和第四比例绕组N8相对设置。第四比例绕组N8分为第一子绕组N81和第二子绕组N82。如此，采用基于感应比例的双级结构和电势补偿法，可以有效提高准确度，能够在同步分解标准器中，使四线分解信号转换为三相三线同步信号的准确度达到10^-6量级。

本发明中，补偿线路3包括第一角差补偿模块31、第二角差补偿模块32、第一比差补偿模块33和第二比差补偿模块34。其中，第一角差补偿模块31包括依次连接的第一变压器B1、第二变压器B2和第三变压器B3，第一变压器B1与第一激磁绕组N1连接。第二角差补偿模块32包括第四变压器B7、第五变压器B8、第六变压器B9、第七变压器B10和第八变压器B11，第四变压器B7与第二激磁绕组N5连接。第五变压器B8和第六变压器B9依次连接，第七变压器B10和第八变压器B11依次连接。

第一比差补偿模块33包括第九变压器B4、第十变压器B5和第十一变压器B6，第九变压器B4的上侧为第一补偿绕组N3。第二比差补偿模块34包括第十二变压器B12、第十三变压器B13、第十四变压器B14、第十五变压器B15和第十六变压器B16。第十二变压器B12的上侧为第二补偿绕组N7，下侧的绕组分为两部分。第十三变压器B13和第十四变压器B14依次连接，第十五变压器B15和第十六变压器B16依次连接。第一变压器B1、第九变压器B4、第四变压器B7和第十二变压器B12均具有多个抽头(N_B12，N_B42、N_B7-12、N_B7-22、N_B12-12、N_B12-22)和开关(K_1-1、K₂、K_3-1、K_4-1、K₅、K₆)。如此，针对不同的工作频率，通过这些开关即可选择变压器的不同抽头，以选择不同的线圈匝数，从而产生不同的补偿电势，并通过第三变压器B3、第十一变压器B6、第六变压器B9、第八变压器B11、第十四变压器B14和第十六变压器B16等耦合到各自的比例电压输出回路。

本发明中，第二变压器B2和第三变压器B3之间、第五变压器B8和第六变压器B9之间和第七变压器B10和第八变压器B11之间均具有多个电阻(R₁、R₂、R₃)、开关(K_1-2、K_3-2、K_4-2)和电容(C₁、C₂、C₃)。如此，通过电容和电阻可以达到移相的目的，从而对感应比例的角差进行补偿。而上述开关则可用于在不同频率下选择不同的电阻，以产生不同的微小补偿电压，从而实现角差补偿电压的微调。

本发明变压装置还包括第一端钮Z1和第二端钮Z2，第一端钮Z1和第二端钮Z2通过短路片相连，从而可以使各个感应比例的误差能够进行校准。第一端钮Z1连接第二比例绕组N4的一端，第二端钮Z2连接在第一子绕组N81和第二子绕组N82之间。各个感应比例角差的补偿电压则通过独立于主感应比例器外的第一变压器B1和第四变压器B7获得，从而可以减小双级感应比例变压器的负载误差。

本发明中，第十一变压器B6分别与第三变压器B3的右端和第二比例绕组N4的左端连接。第六变压器B9的右端与第十四变压器B14的左端连接，第十四变压器B14的右端与第二子绕组N82连接。第一子绕组N81与第十六变压器B16的右端连接，第十六变压器B16的左端与第八变压器B11的右端连接。如此，每个比例都具有独立的角差和比差补偿线路，从而满足不同工作频率下准确度达到10^-6量级。

本发明中，第一比例绕组N2与第二比例绕组N4的匝数比满足以下关系：第三比例绕组N6与第一子绕组N81和第二子绕组N82的匝数比满足以下关系：N₆/N₈₁＝N₆/N₈₂＝2/1，补偿线路中，变压器B₁、B₄、B₇、B₁₂的变比依据补偿电压的大小决定，变压器B₂、B₃、B₅、B₆、B₈、B₉、B₁₀、B₁₁、B₁₃、B₁₄、B₁₆、B₁₆为1：1的耦合变压器。在使用时，X4与R4连接，A2与R2连接，X3与R3连接，A1与R1连接。

以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双级误差补偿SCOTT变压装置，其特征在于，包括激磁模块（1）和比例模块（2），所述激磁模块（1）和所述比例模块（2）连接有补偿线路（3）；

所述激磁模块（1）包括第一激磁绕组（N1）和第二激磁绕组（N5）；

所述比例模块（2）包括第一比例绕组（N2）、第二比例绕组（N4）、第三比例绕组（N6）和第四比例绕组（N8）；

所述第一比例绕组（N2）和所述第二比例绕组（N4）相对设置；

所述第三比例绕组（N6）和所述第四比例绕组（N8）相对设置；

所述第四比例绕组（N8）分为第一子绕组（N81）和第二子绕组（N82）；

所述补偿线路（3）包括第一角差补偿模块（31）、第二角差补偿模块（32）、第一比差补偿模块（33）和第二比差补偿模块（34）；

所述第一角差补偿模块（31）包括依次连接的第一变压器（B1）、第二变压器（B2）和第三变压器（B3）；

所述第一变压器（B1）与所述第一激磁绕组（N1）连接；

所述第二角差补偿模块（32）包括第四变压器（B7）、第五变压器（B8）、第六变压器（B9）、第七变压器（B10）和第八变压器（B11）；

所述第四变压器（B7）与所述第二激磁绕组（N5）连接，且与所述第二激磁绕组（N5）相对一边侧的绕组分为两部分；

所述第五变压器（B8）和所述第七变压器（B10）均与所述第四变压器（B7）连接；

所述第五变压器（B8）和所述第六变压器（B9）依次连接，所述第七变压器（B10）和所述第八变压器（B11）依次连接；

所述第一比差补偿模块（33）包括第九变压器（B4）、第十变压器（B5）和第十一变压器（B6）；

所述第九变压器（B4）与所述第十变压器（B5）相对一边侧为第一补偿绕组（N3）；

所述第二比差补偿模块（34）包括第十二变压器（B12）、第十三变压器（B13）、第十四变压器（B14）、第十五变压器（B15）和第十六变压器（B16）；

所述第十二变压器（B12）的一边侧为第二补偿绕组（N7），另一边侧的绕组分为两部分；

所述第十三变压器（B13）和所述第十五变压器（B15）均与所述第十二变压器（B12）分为两部分的一边侧连接；

所述第十三变压器（B13）和所述第十四变压器（B14）依次连接，所述第十五变压器（B15）和所述第十六变压器（B16）依次连接；

所述第一变压器（B1）、所述第九变压器（B4）、所述第四变压器（B7）和所述第十二变压器（B12）均具有多个抽头及对应的开关；

所述第十一变压器（B6）分别与所述第三变压器（B3）和所述第二比例绕组（N4）的另一端连接；

所述第六变压器（B9）与所述第十四变压器（B14）的一端连接，所述第十四变压器（B14）的另一端与所述第二子绕组（N82）连接；

所述第一子绕组（N81）与所述第十六变压器（B16）的一端连接，所述第十六变压器（B16）的另一端与所述第八变压器（B11）连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二变压器（B2）和所述第三变压器（B3）之间、所述第五变压器（B8）和所述第六变压器（B9）之间以及所述第七变压器（B10）和所述第八变压器（B11）之间均具有多个电阻以及对应的开关和电容。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第一端钮（Z1）和第二端钮（Z2），所述第一端钮（Z1）和所述第二端钮（Z2）通过短路片相连；

所述第一端钮（Z1）连接所述第二比例绕组（N4）的一端，所述第二端钮（Z2）连接在所述第一子绕组（N81）和所述第二子绕组（N82）之间。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一比例绕组（N2）与所述第二比例绕组（N4）的匝数比满足以下关系：

；

所述第三比例绕组（N6）与所述第一子绕组（N81）和所述第二子绕组（N82）的匝数比满足以下关系：

。