一种高精度宽频带宽量程电流‑电压转换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种高精度宽频带宽量程电流‑电压转换装置，所述装置包括依次相连的电流输入档位切换继电器阵列、大电流双级电流互感器、二次电流选择继电器阵列、I/U变换器以及与电流输入档位切换继电器阵列和二次电流选择继电器阵列分别相连的档位切换控制器。本装置可以将宽频带电流转换为4V电压，转换过程快速精准，转换结果忠实的保留了原电流的频率和相位参数。转换过程中减少了双极互感器绕制工艺的要求，误差补偿校准方法简单易行，特别适用于对高频谐波进行转换。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度宽频带宽量程电流-电压转换装置
本技术涉及电流-电压转换领域，尤其涉及一种高精度宽频带宽量程电流-电压转换装置。
技术介绍
电力系统中，功率计量装置、继电保护装置、仪器仪表及自动化系统中经常需要将电流源信号线性的转换为电压源信号。而在宽频交流量测量过程中,由于频率变化以及分布参数、器件的交流参数和温度特性影响,很难保证电流-电压转换的高精度和长期稳定性。特别在对小电流进行低阻抗测量时,更是带来非常大的误差。而实际工作中的交流电流范围很宽，存在谐波，且测量仪器能够保证的精度输入范围很有限。实验室常用的交流/直流溯源方法主要是利用电流比较仪技术和交流电压溯源技术,这些方法处理步骤多，电路复杂,误差源多。而且在进行谐波测量时，随着频率的升高比差和角差将会越来越大，使得后续的信号处理、计量、研究等工作造成误差。
技术实现思路
本技术提供一种高精度宽频带宽量程电流-电压转换装置，以解决现有技术中电流-电压转换精度低的技术问题。本技术提供一种高精度宽频带宽量程电流-电压转换装置，所述装置包括电流输入档位切换继电器阵列、大电流双级电流互感器、二次电流选择继电器阵列、I/U变换器以及档位切换控制器，其中，所述电流输入档位切换继电器阵列用于根据接收到的交流宽频电流的大小切换继电器阵列切换所述大电流双级电流互感器工作档位，所述交流宽频电流为5mA-100A；所述大电流双级电流互感器用于将所述交流宽频电流转换为交流小电流并将所述交流小电流输出至所述二次电流选择继电器阵列，所述交流小电流为80mA或8mA；所述二次电流选择继电器阵列用于根据所述大电流双级电流互感器输出的交流小电流切换所述I/U变换器工作档位；所述I/U变换器用于将所述大电流双级电流互感器输出的交流小电流转为交流电压并将所述交流电压输出；所述档位切换控制器用于根据所述交流宽频电流的电流等级和所述交流小电流的电流等级控制所述电流输入档位切换继电器阵列和所述二次电流选择继电器阵列。优选的，所述大电流双级电流互感器包括第一级互感器和第二级电流互感器，其中，第二级电流互感器将所述第一级互感器的励磁安匝作为第二级互感器的一次安匝，所述第二级互感器的二次安匝为励磁安匝为其中，为一次电流，N1为一次侧线圈匝数，为补偿电流，NB补偿线圈匝数，为二次侧总电流。优选的，所述I/U变换器包括小电流双级电流互感器、主回路电路、检测绕组回路电路以及加法运算放大器，其中，所述小电流双级电流互感器用于将二次绕组的主回路电流和检测绕组回路电流分别输入至所述主回路电路和检测绕组回路电路；所述主回路电路用于将所述主回路电流转换为主回路电压，并将所述主回路电压放大后输出至所述加法运算放大器；所述检测绕组回路电路用于将所述检测绕组回路电流放大后转换为检测绕组回路电压，并将所述检测绕组回路电压放大后输出至所述加法运算放大器；所述加法运算放大器用于将所述主回路电路和检测绕组回路电路分别输出的电压求电压矢量和，完成电流到电压的转换。优选的，所述主回路电路包括第一电阻阵列和主回路有源补偿放大电路，其中，所述第一电阻阵列用于将所述主回路电流转换为所述主回路电压；所述主回路有源补偿放大电路用于放大所述主回路电压。优选的，所述检测绕组回路电路包括电流有源补偿放大回路、第二电阻阵列以及检测回路有源补偿放大电路，其中，所述电流有源补偿放大回路用于放大所述检测绕组回路电流；所述第二电阻阵列用于将所述放大后的检测绕组回路电流转换为检测绕组回路电压；所述检测回路有源补偿放大电路用于放大所述检测绕组回路电压。优选的，所述主回路有源补偿放大电路、所述电流有源补偿放大回路和检测回路有源补偿放大电路为反向放大器构成的有源补偿电路。优选的，所述主回路有源补偿放大电路、所述电流有源补偿放大回路和检测回路有源补偿放大电路为正向放大器构成的有源补偿电路。本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本技术提供一种高精度宽频带宽量程电流-电压转换装置，所述装置包括依次相连的电流输入档位切换继电器阵列、大电流双级电流互感器、二次电流选择继电器阵列、I/U变换器以及与电流输入档位切换继电器阵列和二次电流选择继电器阵列分别相连的档位切换控制器。本装置可以将宽频带电流转换为4V电压，转换过程快速精准，转换结果忠实的保留了原电流的频率和相位参数。转换过程中减少了双极互感器绕制工艺的要求，误差补偿校准方法简单易行，特别适用于对高频谐波进行转换。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。附图说明图1是本技术实施例中提供的一种高精度宽频带宽量程电流-电压转换装置的结构示意图；图2是本技术实施例中提供的大电流双级电流互感器的原理示意图；图3是本技术实施例中提供的I/U变换器的结构示意图；图4是本技术实施例中提供的反向放大器构成的有源补偿电路的结构示意图；图5是本技术实施例中提供的同向放大器构成的有源补偿电路的结构示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置的例子。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。请参考图1，所示为本技术实施例中提供的一种高精度宽频带宽量程电流-电压转换装置的结构示意图。由图1可见，所述装置包括电流输入档位切换继电器阵列100、大电流双级电流互感器200、二次电流选择继电器阵列300、I/U变换器400以及档位切换控制器500，其中，所述电流输入档位切换继电器阵列用于根据接收到的交流宽频电流的大小切换继电器阵列切换大电流双级电流互感器工作档位，所述交流宽频电流为5mA-100A；所述大电流双级电流互感器用于将所述交流宽频电流转换为交流小电流并将所述交流小电流输出至二次电流选择继电器阵列，所述交流小电流为80mA或8mA；所述二次电流选择继电器阵列用于根据所述大电流双级电流互感器输出的交流小电流切换I/U变换器工作档位；所述I/U变换器用于将所述大电流双级电流互感器输出的交流小电流转为交流电压并将所述交流电压输出；所述档位切换控制器用于根据所述交流宽频电流的电流等级和所述交流小电流的电流等级控制所述电流输入档位切换继电器阵列和所述二次电流选择继电器阵列。本装置的主要工作流程为：5mA-100A交流宽频电流输入、电流输入档位切换继电器阵列切换大电流双级电流互感器工作档位、大电流双级电流互感器把交流转换为交流80mA或8mA输出、二次电流选择继电器阵列切换I/U变换器工作档位、I/U变换器把交流80mA或8mA转为直流输出。其中，电流输入档位切换继电器阵列和二次电流选择继电器阵列由档位切换控制器(单片机)控制，档位切换控制器(单片机)判别交流大电流等级和二次输入交流小电流后对电流输入档位切换继电器阵列和二次电流选择继电器阵列进行控制。所述装置包括电流输入档位切换继电器阵列、大电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度宽频带宽量程电流‑电压转换装置，其特征在于，所述装置包括电流输入档位切换继电器阵列、大电流双级电流互感器、二次电流选择继电器阵列、I/U变换器以及档位切换控制器，其中，所述电流输入档位切换继电器阵列用于根据接收到的交流宽频电流的大小切换继电器阵列切换所述大电流双级电流互感器工作档位，所述交流宽频电流为5mA‑100A；所述大电流双级电流互感器用于将所述交流宽频电流转换为交流小电流并将所述交流小电流输出至所述二次电流选择继电器阵列，所述交流小电流为80mA或8mA；所述二次电流选择继电器阵列用于根据所述大电流双级电流互感器输出的交流小电流切换所述I/U变换器工作档位；所述I/U变换器用于将所述大电流双级电流互感器输出的交流小电流转为交流电压并将所述交流电压输出；所述档位切换控制器用于根据所述交流宽频电流的电流等级和所述交流小电流的电流等级控制所述电流输入档位切换继电器阵列和所述二次电流选择继电器阵列。

【技术特征摘要】
1.一种高精度宽频带宽量程电流-电压转换装置，其特征在于，所述装置包括电流输入档位切换继电器阵列、大电流双级电流互感器、二次电流选择继电器阵列、I/U变换器以及档位切换控制器，其中，所述电流输入档位切换继电器阵列用于根据接收到的交流宽频电流的大小切换继电器阵列切换所述大电流双级电流互感器工作档位，所述交流宽频电流为5mA-100A；所述大电流双级电流互感器用于将所述交流宽频电流转换为交流小电流并将所述交流小电流输出至所述二次电流选择继电器阵列，所述交流小电流为80mA或8mA；所述二次电流选择继电器阵列用于根据所述大电流双级电流互感器输出的交流小电流切换所述I/U变换器工作档位；所述I/U变换器用于将所述大电流双级电流互感器输出的交流小电流转为交流电压并将所述交流电压输出；所述档位切换控制器用于根据所述交流宽频电流的电流等级和所述交流小电流的电流等级控制所述电流输入档位切换继电器阵列和所述二次电流选择继电器阵列。2.根据权利要求1所述的高精度宽频带宽量程电流-电压转换装置，其特征在于，所述大电流双级电流互感器包括第一级互感器和第二级电流互感器，其中，所述第二级电流互感器将所述第一级互感器的励磁安匝作为第二级互感器的一次安匝，所述第二级互感器的二次安匝为励磁安匝为其中，为一次电流，N1为一次侧线圈匝数，为补偿电流，NB补偿线圈匝数，为二次侧总电流。3.根据权利要求1所述的高精度宽频带宽量程电流-电压转换装置，其特征在于，所述I/U变换器包括小电流双级电流互感器、主回路电路、检测绕组回路电路以及加法运算放大器，其中，所述小电流双级电流互感器用于将二次绕组的主回...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，杨智勇，刘清蝉，曹敏，李晓东，王光峰，李仕林，李毅，贺艳平，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：云南,53