[发明专利]宽频高压智能电阻式电压电流组合传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于交直流、变频电机测量的宽频高压智能电阻式电压电流组合传感器。

背景技术

随着变频技术的发展，使变频电机得到广泛应用，由于给变频电机供电的变频电源输出频率范围宽且含有复杂的高次谐波，传统的互感器已不能满足电参数测试。

霍尔电压传感器测试频率范围较宽，可以较好的满足变频电机的基波电压测试，但是目前测试带宽通常小于15kHz，尤其是3000V电压等级以上的霍尔电压传感器测试带宽通常小于5kHz，对于变频电机电压信号的高次谐波仍然不能准确测量。电阻式分压器具有良好的频率特性及线性，但是由于输出未经隔离，目前一般将电阻式分压器用作直流电压测试，或脉冲电压，或冲击电压测试，其共同特点是测试时一端接大地。在已有技术中还没有采用电阻式分压器取代传统的互感器用于变频交流高电压测试的电压传感器。

分流器尤其是折带式分流器、盘式分流器、同轴分流器等，具有较好的频率特性，但是由于输出未经隔离，目前一般将平板分流器用作直流电流测试，而折带式分流器、盘式分流器及同轴分流器等一般用于脉冲电流或冲击电流测试，其共同特点是测试时一端接大地。另外，由于分流器输出的信号幅值较小，额定电流时，其对应电压信号一般小于250mV，而传统的传感器与仪表分离的做法导致信号传输线路较长，信号在较长距离传输过程中容易引进各种干扰，影响测试精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种频率响应范围宽、交直流通用、有效测试范围宽、无磁饱和问题、测量精度高、高线性、低温漂易校准、隔离电压高、抗干扰能力强的宽频高压智能电阻式电压电流组合传感器。

本发明的技术方案是：利用电阻式分压器及分流器良好的频率特性及线性，采用电阻式分压器及分流器分别取代传统的电压互感器和电流互感器作为交流高电压及大电流测试的传感器件，测量电路与电阻式分压器及分流器紧密结合，采用浮地结构，测量数据以数字量方式通过光纤上传至低压侧数显终端实现信号传输及高压隔离。

本发明由以下组件构成：一个用于从被测电压回路中取出电压信号的电阻式分压器(1)，一个用于从被测电流回路中取出毫伏级电压信号的分流器(2)，一个用于将电阻式分压器(1)及分流器(2)输出的模拟电压信号转变为数字信号并进行运算处理的高压侧信号处理装置(3)，一组连接高压侧信号处理装置(3)和低压侧数显终端(7)的通讯光纤组(6)，一个为高压侧信号处理装置(3)提供工作电源的高压侧电源(4)，一个连接高压侧电源(4)与低压侧供电电网的高压隔离变压器(5)。

所述电阻式分压器(1)由高压臂电阻R1和低压臂电阻R2组成，R1和R2均为无感电阻，并一同封装在绝缘材料灌封的屏蔽金属筒内。

所述分流器(2)根据带宽要求选用平板式分流器、或折带式分流器、或盘式分流器、或同轴式分流器。

所述高压隔离变压器(5)的原边及副边分别与低压侧供电电网及高压侧电源(4)连接。

所述高压侧信号处理装置(3)由信号放大电路3D、AD转换器IC1、微处理器IC2、串行数据发送器3C组成。

所述高压侧信号处理装置(3)还包括采样时钟接收器3A或串行数据接收器3B中的一种或它们的组合。

所述通讯光纤组(6)由至少一根通讯光纤6C组成，通讯光纤6C与高压侧信号处理装置(3)中的串行数据发送器3C及低压侧数显终端(7)连接。

所述通讯光纤组(6)还包括通讯光纤6A或通讯光纤6B中的一根或它们的组合，其中通讯光纤6A与采样时钟接收器3A及低压侧数显终端(7)连接，通讯光纤6B与串行数据接收器3B及低压侧数显终端(7)连接。

本发明具有频率响应范围宽、交直流通用、有效测试范围宽、无磁饱和问题、无二次开路高压危险、测量精度高、高线性、低温漂、易校准、隔离电压高、抗干扰能力强等优点，适合于电机生产企业、电机研究和电机检测中心等场所使用。

附图说明

图1为本发明原理方框图；

图2为实施例1的电路示意图；

图3为实施例2的电路示意图；

图4为实施例3的电路示意图；

图5为实施例4的电路示意图；

图6为实施例5的电路示意图。

图中：1-电阻式分压器，2-分流器，3-高压侧信号处理装置，4-高压侧电源，5-高压隔离变压器，6-通讯光纤组，7-低压侧数显终端。

图6中：S1-1号宽频高压智能电阻式电压电流组合传感器，S2-2号宽频高压智能电阻式电压电流组合传感器。

具体实施方式