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专利名称：一种多路隔离电压输出装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及多路隔离电压输出装置，尤其涉及一种在单相电能仪表的校验或检定装置中使用、有多路隔离电压输出的装置。
采用隔离电压互感器的原因是基于以下两个一是部分单相电能表如单相电子式电能表的电压回路、电流回路在表内相互连接，成品表校验时无法分开，必须使用隔离电压互感器；二是部分单相电能表的电压回路、电流回路有活动连接，校验时可分开，校验完成后需要重新连接，有了隔离电压互感器后，可以节省这部分的工作量。如

图1所示的单相电能表校验装置的电压/电流回路的接线图，包括被校验的24只(图1中只画出了2只，其余省略)单相电能表1、标准表2、多路输出隔离电压互感器3以及信号源4。
由于多路输出隔离电压互感器的次级输出绕组有阻抗，当电压作用于单相电能表电压回路时，产生的电流通过该阻抗，在其上形成压降。不同的厂家、不同原理(如机械式和电子式)的单相电能表，它们电压回路的负载特性差别很大，根据有关的国家电力行业标准DL/T614-1997规定，单相电能表的电压回路损耗从0.5VA(伏安)到15VA、4W(瓦)的规格都存在。为适应这样差别明显的负载，保证在标准表、所有的被校验电能表的电压回路上的电压一致，隔离电压互感器的各个次级输出绕组的电磁耦合必须一致、直流阻抗必须足够小。
举例说明一下假设校验装置的准确度等级为0.1级，隔离电压互感器的输出电压为220伏，根据规定要求隔离电压互感器的准确度等级为0.01级，计算得到隔离电压互感器的每个次级输出绕组的阻抗必须≤1.21欧。这个阻值相当于输出功率为1300瓦、负载调整率为3％的变压器的等效内阻，也就是说每个次级输出绕组要按输出1300瓦功率来选择导线，对于有24个次级输出绕组的隔离电压互感器至少要按3 1.2千瓦(＝1300*24)来设计。
由上述分析可知，按现有技术的方案，则隔离电压互感器所需的功率较大，从而带来重量较重、体积大、成本高、导线线径粗等缺点；同时，为了保证电磁耦合一致，需要采用多线并绕工艺，线径粗则增加了绕线难度，同时会出现各导线离互感器铁芯距离有显著差异的情况，进而影响电磁耦合的一致性，准确度很难保证。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种多路隔离电压输出装置，包括一个隔离电压互感器，该隔离电压互感器有多路次级输出绕组，其特征在于，在每一路次级输出绕组上还接有一电子补偿装置，每个所述电子补偿装置中包括跟随器、功率变压器和辅助电源；所述跟随器的正输入端与其所在次级输出绕组的同名端相连，负输入端与其输出端相连，其输出端作为该电子补偿装置的高电压输出端；所述功率变压器的次级绕组可输出与其所在次级输出绕组具有相同相位、相同或相近幅值的电压，其初级绕组与所述隔离电压互感器的初级绕组并联，其次级绕组的非同名端与其所在次级输出绕组的非同名端相连，并作为该电子补偿装置的低电压输出端；所述辅助电源有正、负、及中心点三个直流电压输出端，其正、负直流电压输出端为所述跟随器提供工作电源，其中心点与所述功率变压器的次级绕组的同名端相连。
本实用新型通过在隔离电压互感器的各个次级输出绕组增加一级跟随器，从而使流过电能表电压回路的负载电流由该跟随器提供，该跟随器具有高输入阻抗、低输出阻抗的特征，不会对隔离电压互感器的输出产生影响。与现有技术相比，本实用新型大大提高了输出电压在不同负载条件下的一致性，隔离电压互感器使用信号型互感器，按1伏安/路的功率容量设计即可，显著降低了成本、重量，缩小了体积。
从图中可以看出跟随器51的输入端与其所在次级输出绕组的同名端sp2相连；功率变压器52的初级绕组与隔离电压互感器的初级绕组并联，连接到同一驱动电压，其次级绕组的非同名端p1与其所在次级输出绕组的非同名端sp1相连，连接点作为此路输出的参考端REF；辅助电源53有正(+VCC)、负(-VCC)、及中心点(GND)三个直流电压输出端，其正、负直流电压输出端为跟随器提供工作电源，其中心点与功率变压器的次级绕组的同名端p2相连。
本实施例中，功率变压器的次级绕组可输出与其所在次级输出绕组具有相同相位、相同或相近幅值的电压；其中跟随器的输出端OUTH作为高电压输出端，参考端REF作为低电压输出端，从而组成与本路次级输出绕组对应的一路输出电压。
在图2所示电路中，正常工作时，每一路电压输出端的负载电流将会流过跟随器、辅助电源和功率变压器，不会流过隔离电压互感器的次级输出绕组。只要跟随器工作于线性跟踪状态，也即负载电流不超过跟随器的最大可输出电流，且需要补偿的电压不超过跟随器的可输出电压，则跟随器的输出电压将严格跟踪其输入端(即其所在次级输出绕组的同名端sp2)的电压，同时由跟随器输入端所输入电流接近于零，可见，跟随器输入端的电压相当于其所在次级输出绕组的空载输出电压，因此，隔离电压互感器的每一路次级输出绕组按1伏安的功率容量设计即可，从而可大大减少隔离电压互感器的功率容量，显著降低成本、重量和体积。而且通过合理的设计即可保证每一路次级输出绕组的空载输出电压之间的一致性，从而可非常容易地实现各路输出电压一致性，而且在不同负载条件下也能保持各路输出的一致性。
下面以一个实例来说明，若被校验的电能表的电压回路接入额定电压220V时，按最大负荷15VA计算产生的最大电流约为0.0682A(即15/220)。
实施例中，使用的功率变压器的输出电压为220V，额定容量为40VA，负载调整率为15％，其内部阻抗约为180欧。24路仅使用960VA容量的变压器，后续说明中确定跟随器只需提供输出量的10％，全部加起来不超过1056VA(960VA*1.1)，远小于现有技术的31.2千瓦，节省是显而易见。
在本实用新型多路隔离电压输出装置的输出端接上被校验的电能表的电压回路时，将有电流通过跟随器、辅助电源和功率变压器，在功率变压器的内部阻抗上产生压降。其压降的大小为被校验的电能表的电压回路电流和功率变压器的内部阻抗的乘积，最大为12.276V(＝0.0682*180)。设计中选择跟随器的可输出电流大于0.0682A，可补偿的电压大于12.276V，仅相当于220V电压的5.58％，留一点余量，实际选择可补偿电压为10％即22V，就可自动补偿功率变压器的内部阻抗上的压降，消除被校验的电能表的电压回路对信号型隔离电压互感器的输出电压的影响，保证输出电压一致。
权利要求1.一种多路隔离电压输出装置，包括一个隔离电压互感器，该隔离电压互感器有多路次级输出绕组，各路次级输出绕组的输出电压具有相同的相位和幅值，其特征在于，在每一路次级输出绕组上还接有一电子补偿装置，每个所述电子补偿装置中包括跟随器、功率变压器和辅助电源；所述跟随器的输入端与隔离电压互感器的次级输出绕组的同名端相连，输出端作为该电子补偿装置的高电压输出端；所述功率变压器的次级绕组可输出与隔离电压互感器的次级输出绕组具有相同相位、相同或相近幅值的电压，其初级绕组与所述隔离电压互感器的初级绕组并联，其次级绕组的非同名端与隔离电压互感器的次级输出绕组的非同名端相连，并作为该电子补偿装置的低电压输出端；所述辅助电源有正、负及中心点三个直流电压输出端，其正、负直流电压输出端为所述跟随器提供工作电源，其中心点与所述功率变压器的次级绕组的同名端相连。
2.根据权利要求1所述的多路隔离电压输出装置，其特征在于，所述隔离电压互感器为信号型隔离电压互感器，其每一路次级输出绕组的输出功率容量小于或等于1伏安。
3.根据权利要求1或2所述的多路隔离电压输出装置，其特征在于，所述跟随器的可补偿电压小于或等于隔离电压互感器的次级输出绕组的输出电压的10％。
专利摘要本实用新型涉及一种多路隔离电压输出装置，为了解决用普通隔离电压互感器作为多路隔离电压输出装置时所存在的重量较重、体积大、成本高等问题，本实用新型中在隔离电压互感器的每一路次级输出绕组上接有一电子补偿装置，每个所述电子补偿装置中包括跟随器、功率变压器和为跟随器提供工作电源的辅助电源；正常工作时，每一路电压输出端的负载电流将会流过跟随器、辅助电源和功率变压器，不会流过隔离电压互感器的次级输出绕组。因此隔离电压互感器的每一路次级输出绕组按1伏安的功率容量设计即可，同时各个功率变压器的容量之和远小于现有技术中普通隔离电压互感器的容量，从而可显著降低成本、重量和体积，并可保证各路输出电压的一致性。
文档编号G01R35/00GK2605581SQ0322416
公开日2004年3月3日 申请日期2003年3月5日 优先权日2003年3月5日
发明者范家闩 申请人:深圳市科陆电子科技股份有限公司