RU2827768C2

RU2827768C2 - Method and device for testing voltage converter

Info

Publication number: RU2827768C2
Application number: RU2024106446A
Authority: RU
Inventors: Давид ГОПП
Original assignee: Омикрон Электроникс Гмбх
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2024-10-01

Abstract

FIELD: testing; electricity.

SUBSTANCE: invention relates to testing of voltage converters. Device (50) for testing voltage converter (10, 20) comprises frequency response analyser (60) and impedance converter (70). Frequency response analyser (60) is designed to measure the electrical transfer function in a given frequency range. Frequency response analyser (60) has test signal output (61) for outputting a test signal to voltage converter (10, 20), reference signal input (64) for receiving a reference signal supplied to voltage converter (10, 20) for testing voltage converter (10, 20), and response signal input (67) with given input impedance (68) for receiving a response signal from voltage converter (10, 20). Impedance converter (70) comprises impedance converter input (71), which has variable input impedance (72), which can be adjusted in accordance with voltage converter (10, 20) impedance, and output (75) of impedance converter, which is connected to input (67) of response signal and has output impedance (74) matched with input impedance (68) of input (67) of response signal.

EFFECT: expansion of testing capabilities, reduction of voltage level, improvement of measurement accuracy, simplification of calibration.

16 cl, 3 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF INVENTION

Настоящее изобретение относится к устройству для испытания преобразователя напряжения, например, индуктивного преобразователя напряжения или преобразователя напряжения малой мощности (англ. Low Power Voltage Transformer, LPVT - трансформатор малой мощности), и к соответствующему способу испытания преобразователя напряжения.The present invention relates to a device for testing a voltage converter, such as an inductive voltage converter or a low power voltage converter (LPVT), and to a corresponding method for testing the voltage converter.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯPREREQUISITES FOR THE CREATION OF THE INVENTION

В связи с изменением топологии сетей распределения и передачи электроэнергии в сторону децентрализации производства электроэнергии количество электронных компонентов значительно увеличивается. Так называемая «зеленая» энергия (от ветряных электростанций, солнечных электростанций и других альтернативных источников энергии) значительно возрастает. Генерируемая таким образом электрическая энергия часто подается в сети распределения и передачи с помощью полупроводниковых технологий. Энергия из этих источников часто зависит от изменений окружающей среды, и поэтому любое изменение времени суток или погоды оказывает прямое влияние на ряд операций переключения, необходимых для контроля стабильности сети. Кроме того, на сеть оказывает влияние растущее количество нагрузок, основанных на технологиях с электронным управлением, таких как силовая электроника или приводы переменной частоты. Вследствие упомянутых влияний могут возникать повышенные импульсы переходного напряжения, высшие гармоники, низшие гармоники или напряжения смещения с напряжением постоянного тока до нескольких кГц. Такие явления можно регистрировать или соответственно контролировать только с помощью высоковольтных измерений, имеющих соответственно высокий уровень точности, в частности в диапазоне от постоянного тока до частоты в несколько кГц.Due to the change in the topology of the distribution and transmission networks of electric power towards decentralization of the production of electric power, the number of electronic components increases significantly. The so-called "green" energy (from wind power plants, solar power plants and other alternative energy sources) increases significantly. The electrical energy generated in this way is often fed into the distribution and transmission networks using semiconductor technology. The energy from these sources is often dependent on changes in the environment, and therefore any change in the time of day or weather has a direct impact on the number of switching operations required to control the stability of the network. In addition, the network is influenced by an increasing number of loads based on electronically controlled technologies, such as power electronics or variable frequency drives. Due to the mentioned influences, increased transient voltage pulses, higher harmonics, lower harmonics or offset voltages with a DC voltage of up to several kHz can occur. Such phenomena can only be recorded or monitored using high-voltage measurements with a correspondingly high level of accuracy, in particular in the range from DC to a frequency of several kHz.

С этой целью в качестве измерительных преобразователей для измерения переменных напряжений в области электроэнергетики могут быть использованы преобразователи напряжения. Функция преобразователя напряжения заключается в пропорциональном преобразовании измеряемого высокого напряжения в более низкие значения напряжения. Это более низкое напряжение, например значение около 100 В, передается на устройства измерения напряжения, счетчики энергии и аналогичные устройства, например, для целей измерения или защиты. Преобразователь напряжения может быть реализован как индуктивный (так называемый обычный) преобразователь напряжения или как преобразователь напряжения малой мощности (так называемый LPVT, Low Power Voltage Transformer или LPIT, Low Power Instrument Transformer).For this purpose, voltage converters can be used as measuring converters for measuring alternating voltages in the field of electrical power engineering. The function of a voltage converter is to proportionally convert the measured high voltage into lower voltage values. This lower voltage, for example a value of about 100 V, is transmitted to voltage measuring devices, energy meters and similar devices, for example for measuring or protection purposes. A voltage converter can be implemented as an inductive (so-called conventional) voltage converter or as a low-power voltage converter (so-called LPVT, Low Power Voltage Transformer or LPIT, Low Power Instrument Transformer).

LPVT могут иметь разное выполнение. Помимо омического делителя напряжения и емкостного делителя напряжения (недемпфируемого и демпфируемого), доступны также омически-емкостные делители напряжения в самых разных вариантах. Омически-емкостные преобразователи напряжения состоят из двух параллельно включенных делителей напряжения, один из которых является емкостным делителем напряжения, а другой - омическим делителем напряжения. Как емкостной делитель напряжения, так и омический делитель напряжения обычно состоят как минимум из двух элементов, соединенных последовательно. Параллельное соединение этих двух делителей напряжения также известно как RC-делитель. Один конец RC-делителя соединен с измеряемым высоким напряжением, а другой конец - с массой. На точке съема между RC-делителем присутствует более низкое напряжение, пропорциональное измеряемому высокому напряжению, которое можно подать на вольтметр. Ошибки в омически-емкостном преобразователе напряжения могут быть вызваны дефектами омически-емкостного делителя напряжения. Причины дефектов конденсаторов емкостного делителя напряжения могут быть различными, например, попадание влаги в изоляцию.LPVTs come in different designs. In addition to the ohmic voltage divider and the capacitive voltage divider (non-damped and damped), ohmic-capacitive voltage dividers are also available in a variety of designs. Ohmic-capacitive voltage dividers consist of two parallel-connected voltage dividers, one of which is a capacitive voltage divider and the other is an ohmic voltage divider. Both the capacitive voltage divider and the ohmic voltage divider usually consist of at least two elements connected in series. The parallel connection of these two voltage dividers is also known as an RC divider. One end of the RC divider is connected to the high voltage to be measured, and the other end is connected to ground. At the pick-up point between the RC divider, a lower voltage proportional to the high voltage to be measured is present, which can be applied to a voltmeter. Errors in the ohmic-capacitive voltage divider can be caused by defects in the ohmic-capacitive voltage divider. The causes of defects in the capacitors of a capacitive voltage divider can be different, for example, moisture getting into the insulation.

Индуктивные преобразователи напряжения по своей конструкции аналогичны трансформаторам. Они состоят из первичной обмотки, которая электрически соединена с измеряемым высоким напряжением, и вторичной обмотки, которая гальванически развязана, но по соображениям безопасности обычно через односторонне заземление соединена с подключенными устройствами. Ошибки в индуктивном преобразователе напряжения могут возникать, например, вследствие дефектов изоляции обмоток, вследствие смещения витков обмоток или вследствие дефектов железного сердечника, магнитно связывающего первичную обмотку и вторичную обмотку.Inductive voltage converters are similar in design to transformers. They consist of a primary winding, which is electrically connected to the high voltage being measured, and a secondary winding, which is galvanically isolated, but for safety reasons is usually connected to the connected devices via one-sided grounding. Errors in an inductive voltage converter can occur, for example, due to defects in the insulation of the windings, due to displacement of the winding turns, or due to defects in the iron core that magnetically connects the primary winding and the secondary winding.

Традиционные технологии преобразователей напряжения в основном используются во всем мире, но количество LPVT значительно увеличивается, поскольку их пригодность для измерения качества сети является более высокой.Traditional voltage converter technologies are mainly used worldwide, but the number of LPVTs is increasing significantly because their suitability for network quality measurement is higher.

Благодаря своей внутренней структуре преобразователи напряжения (как обычные преобразователи напряжения, так и LPVT) имеют выраженную частотно-зависимую характеристику передачи. Приложениям для регистрации вышеупомянутых явлений и, следовательно, для мониторинга качества сети требуется информация об этой частотно-зависимой характеристике передачи. Определены соответствующие методы измерения и методы оценки для определения и оценки свойств передачи и, следовательно, пригодности LPVT и обычных преобразователей напряжения для измерения качества сети энергоснабжения. Поскольку для этих методов измерения требуется очень громоздкое электрическое оборудование, эти методы измерения, по существу, выполняются поставщиком или, что с соответственно большими затратами, по месту. Как правило, выбирают эталонную установку, способную измерять частоты до 9 кГц. Для определения частотной характеристики обычных преобразователей напряжения используется так называемый двухчастотный метод, который обеспечивает предварительную линеаризацию сердечника с помощью основной гармоники 50 Гц. Высокочастотные компоненты модулируются на эту основную гармонику.Due to their internal structure, voltage converters (both conventional voltage converters and LPVTs) have a pronounced frequency-dependent transmission characteristic. Applications for recording the above-mentioned phenomena and thus for monitoring the grid quality require information about this frequency-dependent transmission characteristic. Corresponding measurement methods and evaluation methods have been defined for determining and evaluating the transmission properties and thus the suitability of LPVTs and conventional voltage converters for measuring the quality of the power supply grid. Since these measurement methods require very bulky electrical equipment, these measurement methods are essentially carried out by the supplier or, with correspondingly high costs, on site. As a rule, a reference setup is selected that is capable of measuring frequencies up to 9 kHz. To determine the frequency characteristic of conventional voltage converters, the so-called dual-frequency method is used, which provides a preliminary linearization of the core using the 50 Hz fundamental. The high-frequency components are modulated onto this fundamental.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯESSENCE OF THE INVENTION

Существует потребность в расширении возможностей испытания преобразователей напряжения, как обычных преобразователей напряжения, так и LPVT, особенно с помощью способов и устройств, которые можно легко применять непосредственно на месте.There is a need to expand the testing capabilities of voltage converters, both conventional voltage converters and LPVTs, especially with methods and devices that can be easily applied directly on site.

Согласно настоящему изобретению предложено устройство для испытания преобразователя напряжения и способ испытания преобразователя напряжения, как определено в независимых пунктах формулы изобретения. Зависимые пункты формулы содержат варианты осуществления изобретения.According to the present invention, a device for testing a voltage converter and a method for testing a voltage converter are proposed, as defined in the independent claims. The dependent claims contain embodiments of the invention.

Устройство согласно изобретению для испытания преобразователя напряжения содержит анализатор частотной характеристики и преобразователь импеданса. Анализатор частотной характеристики предназначен для измерения электрической передаточной функции в заданном диапазоне частот. Анализатор частотной характеристики имеет выход испытательного сигнала, вход опорного сигнала и вход ответного сигнала.The device according to the invention for testing a voltage converter comprises a frequency response analyzer and an impedance converter. The frequency response analyzer is intended for measuring the electrical transfer function in a given frequency range. The frequency response analyzer has a test signal output, a reference signal input, and a response signal input.

На выходе испытательного сигнала анализатор частотной характеристики может выдавать испытательный сигнал для испытуемого преобразователя напряжения. Испытательный сигнал может, например, включать в себя сигнал напряжения с заданным напряжением и переменной частотой. Частоту можно изменять, например, в диапазоне от 1 Гц до 30 МГц, в частности в диапазоне от 20 Гц до 2 МГц. Напряжение может находиться, например, в диапазоне нескольких вольт, например в диапазоне 5-300 В. Напряжение может составлять, например, 10 В. Напряжение может, например, включать переменное напряжение, например, с напряжением 10 В_пп(размах, от пика до пика). Выход испытательного сигнала может включать в себя вывод для коаксиального кабеля, при этом испытательный сигнал выводится на внутренний проводник коаксиального кабеля, а внешний проводник коаксиального кабеля соединяется с массой. На испытуемом преобразователе напряжения внутренний проводник подключается к контактному выводу преобразователя напряжения, например, на первичной стороне преобразователя напряжения, а внешний проводник соединяется с массой преобразователя напряжения. Это может уменьшить или предотвратить воздействие от сигналов помех из окружающей среды на испытательный сигнал.At the test signal output, the frequency response analyzer can output a test signal for the voltage converter under test. The test signal can, for example, include a voltage signal with a specified voltage and a variable frequency. The frequency can be changed, for example, in the range from 1 Hz to 30 MHz, in particular in the range from 20 Hz to 2 MHz. The voltage can be, for example, in the range of several volts, for example in the range of 5-300 V. The voltage can be, for example, 10 V. The voltage can, for example, include an alternating voltage, for example with a voltage of 10 _Vpp (peak-to-peak). The test signal output can include a terminal for a coaxial cable, wherein the test signal is output to the inner conductor of the coaxial cable, and the outer conductor of the coaxial cable is connected to ground. On the voltage converter under test, the inner conductor is connected to the terminal of the voltage converter, such as the primary side of the voltage converter, and the outer conductor is connected to the ground of the voltage converter. This can reduce or prevent the influence of interference signals from the surrounding environment on the test signal.

Анализатор частотной характеристики может принимать опорный сигнал через вход опорного сигнала. Например, вход опорного сигнала может быть соединен с тем же контактному выводу преобразователя напряжения, на который подается испытательный сигнал. Вход опорного сигнала может включать в себя вывод для коаксиального кабеля, при этом опорный сигнал принимается через внутренний проводник коаксиального кабеля, а внешний проводник соединяется с массой. На преобразователе напряжения этот внутренний проводник соединяется с тем же выводом, на который подается испытательный сигнал, а внешний проводник соединяется с массой преобразователя напряжения. Испытательный сигнал, подаваемый в преобразователь напряжения, может быть точно определен на входе опорного сигнала и использован в качестве опорного сигнала. На основании этого опорного сигнала можно точно определить передаточную функцию преобразователя напряжения.The frequency response analyzer can receive a reference signal through a reference signal input. For example, the reference signal input can be connected to the same terminal of the voltage converter to which the test signal is applied. The reference signal input can include a terminal for a coaxial cable, wherein the reference signal is received through the inner conductor of the coaxial cable, and the outer conductor is connected to ground. On the voltage converter, this inner conductor is connected to the same terminal to which the test signal is applied, and the outer conductor is connected to ground of the voltage converter. The test signal applied to the voltage converter can be accurately determined at the reference signal input and used as a reference signal. Based on this reference signal, the transfer function of the voltage converter can be accurately determined.

На входе ответного сигнала анализатор частотной характеристики может принимать ответный сигнал, который генерируется испытываемым преобразователем напряжения в ответ на выдаваемый испытательный сигнал. Вход ответного сигнала имеет заранее определенный входной импеданс, например 50 Ом.At the response input, the frequency response analyzer can receive a response signal that is generated by the voltage transducer under test in response to the test signal being output. The response input has a predetermined input impedance, such as 50 ohms.

Анализатор частотной характеристики может, например, представлять собой устройство, используемое для проверочного испытания силовых преобразователей с использованием анализа частотной характеристики (SFRA - Sweep Frequency Response Analysis). Такой анализатор частотных характеристик может быть сконструирован таким образом, чтобы его мог транспортировать оператор, например, как портативное устройство в чемодане.The frequency response analyzer may, for example, be a device used for verification testing of power converters using Sweep Frequency Response Analysis (SFRA). Such a frequency response analyzer may be designed so that it can be transported by the operator, for example as a portable device in a suitcase.

Преобразователь импеданса имеет вход преобразователя импеданса и выход преобразователя импеданса. Вход преобразователя импеданса имеет регулируемый входной импеданс. Выход преобразователя импеданса соединен с входом ответного сигнала анализатора частотной характеристики и имеет выходной импеданс, согласованной с входным импедансом входа ответного сигнала. Вход преобразователя импеданса может быть соединен, например, с другим выводом преобразователя напряжения, например, с выводом на вторичной стороне преобразователя напряжения. Вход преобразователя импеданса может включать в себя вывод для коаксиального кабеля, при этом вывод вторичной стороны преобразователя напряжения соединен с внутренним проводником коаксиального кабеля, а внешний проводник коаксиального кабеля соединен с массой как на преобразователе напряжения, так и на преобразователе импеданса. Таким образом, преобразователь импеданса получает выходной сигнал от преобразователя напряжения, который он выдает в ответ на испытательный сигнал, и направляет этот выходной сигнал в качестве ответного сигнала на вход ответного сигнала анализатора частотной характеристики, при этом импеданс согласуется соответствующим образом.The impedance converter has an impedance converter input and an impedance converter output. The impedance converter input has an adjustable input impedance. The impedance converter output is connected to the response signal input of the frequency response analyzer and has an output impedance matched to the input impedance of the response signal input. The impedance converter input can be connected, for example, to another terminal of the voltage converter, for example, to a terminal on the secondary side of the voltage converter. The impedance converter input can include a terminal for a coaxial cable, wherein the terminal of the secondary side of the voltage converter is connected to the inner conductor of the coaxial cable, and the outer conductor of the coaxial cable is connected to ground both on the voltage converter and on the impedance converter. Thus, the impedance converter receives the output signal from the voltage converter which it produces in response to the test signal and sends this output signal as a response signal to the response input of the frequency response analyzer, with the impedance matched accordingly.

Таким образом, устройство основано на подходе метода SFRA и использует, например, измерительное устройство SFRA в качестве анализатора частотной характеристики. В принципе, как обычные, так и LPVT преобразователи напряжения могут иметь любой импеданс, который, как правило, не соответствует входному импедансу входа ответного сигнала измерительного устройства SFRA. Например, вход ответного сигнала измерительного устройства SFRA, т.е. анализатора частотной характеристики, может иметь заданный входной импеданс 50 Ом, тогда как обычные преобразователи напряжения могут иметь импеданс в диапазоне до нескольких 100 Ом, а LPVT могут даже иметь импеданс до нескольких мегаом. Выходной импеданс на выходе испытательного сигнала анализатора частотной характеристики может составлять 50 Ом, а входной импеданс входа опорного сигнала анализатора частотной характеристики может составлять 50 Ом. Однако, вход ответного сигнала является критическим путем при определении частотно-зависимых характеристик передачи обычных преобразователей напряжения и LPVT. Это означает, что отклонение импеданса на вторичной стороне преобразователя напряжения от входного импеданса измерителя SFRA приведет к неточным определениям частотно-зависимых передаточных характеристик преобразователя напряжения. Чтобы избежать этого, преобразователь импеданса подключается между преобразователем напряжения и входом ответного сигнала. Выходной импеданс выхода преобразователя импеданса согласуется с входным импедансом входа ответного сигнала. Входной импеданс входа преобразователя импеданса может быть отрегулирован в соответствии с выходным импедансом преобразователя напряжения. Входной импеданс входа преобразователя импеданса может регулироваться, например, в диапазоне от 30 Ом до 100 МОм, предпочтительно в диапазоне от 50 Ом до 100 МОм. Выходной импеданс преобразователя импеданса совпадает с входным импедансом входа ответного сигнала, поэтому происходит согласование импеданса на обеих сторонах преобразователя импеданса. Таким образом, в оптимальных условиях (например, при номинальной нагрузке преобразователя напряжения) можно измерить частотно-зависимые характеристики передачи преобразователя напряжения.Thus, the device is based on the approach of the SFRA method and uses, for example, an SFRA measuring device as a frequency response analyzer. In principle, both conventional and LPVT voltage converters can have any impedance, which, as a rule, does not match the input impedance of the response input of the SFRA measuring device. For example, the response input of the SFRA measuring device, i.e. the frequency response analyzer, can have a specified input impedance of 50 ohms, while conventional voltage converters can have an impedance in the range of up to several 100 ohms, and LPVTs can even have an impedance of up to several megaohms. The output impedance at the test signal output of the frequency response analyzer can be 50 ohms, and the input impedance of the reference signal input of the frequency response analyzer can be 50 ohms. However, the response input is a critical path in determining the frequency-dependent transfer characteristics of conventional voltage converters and LPVTs. This means that a deviation of the impedance on the secondary side of the voltage converter from the input impedance of the SFRA meter will lead to inaccurate determinations of the frequency-dependent transfer characteristics of the voltage converter. To avoid this, an impedance converter is connected between the voltage converter and the response signal input. The output impedance of the impedance converter output is matched to the input impedance of the response signal input. The input impedance of the impedance converter input can be adjusted to match the output impedance of the voltage converter. The input impedance of the impedance converter input can be adjusted, for example, in the range from 30 Ω to 100 MΩ, preferably in the range from 50 Ω to 100 MΩ. The output impedance of the impedance converter matches the input impedance of the response signal input, so that impedance matching occurs on both sides of the impedance converter. Thus, under optimal conditions (e.g. at the nominal load of the voltage converter), the frequency-dependent transmission characteristics of the voltage converter can be measured.

Согласно одному варианту осуществления устройство, содержащее анализатор частотной характеристики и преобразователь импеданса, может быть выполнено в виде мобильного портативного устройства. Мобильный и портативный в этом контексте означает, что устройство может переносить один человек и хранить, например, в чемодане или сумке. Устройство может, например, иметь вес в несколько килограммов, например, в диапазоне от одного до 10 кг.According to one embodiment, the device comprising the frequency response analyzer and the impedance converter may be designed as a mobile portable device. Mobile and portable in this context means that the device can be carried by one person and stored, for example, in a suitcase or bag. The device may, for example, have a weight of several kilograms, for example in the range of one to 10 kg.

Согласно одному варианту осуществления устройство содержит по меньшей мере одну батарею, которая выполнена для предоставления электрической энергией для работы анализатора частотной характеристики и/или преобразователя импеданса. Например, для анализатора частотной характеристики может быть предусмотрена аккумуляторная батарея, а для преобразователя импеданса - еще одна аккумуляторная батарея. Также может быть предусмотрена общая (аккумуляторная) батарея для питания анализатора частотной характеристики и преобразователя импеданса. Батарею, например, можно разместить вместе с анализатором частотной характеристики и преобразователем импеданса в вышеупомянутом чемодане или сумке, чтобы все устройство, включая батарею и, при необходимости, соответствующие соединительные кабели, было мобильным и портативным. Это означает, что устройство для испытания преобразователей напряжения можно быстро и легко использовать в самых разных местах, охватывающих большие участки или всю сеть энергоснабжения.According to one embodiment, the device comprises at least one battery, which is designed to provide electrical energy for operating the frequency response analyzer and/or the impedance converter. For example, a battery may be provided for the frequency response analyzer, and another battery may be provided for the impedance converter. A common (battery) battery may also be provided to power the frequency response analyzer and the impedance converter. The battery may, for example, be placed together with the frequency response analyzer and the impedance converter in the above-mentioned suitcase or bag, so that the entire device, including the battery and, if necessary, the corresponding connecting cables, is mobile and portable. This means that the device for testing voltage converters can be quickly and easily used in a variety of locations, covering large areas or the entire power supply network.

В другом варианте преобразователь импеданса имеет усилитель с регулируемым усилением. Это позволяет регулировать и согласовывать ответные сигналы от испытуемого преобразователя напряжения, с диапазоном измерения анализатора частотных характеристик. Кроме того, можно испытывать большое количество различных преобразователей напряжения, которые могут иметь широкий диапазон различных характеристик передачи между первичной и вторичной сторонами.In another embodiment, the impedance converter has an amplifier with adjustable gain. This allows the response signals from the voltage converter under test to be adjusted and matched to the measurement range of the frequency response analyzer. In addition, it is possible to test a large number of different voltage converters, which may have a wide range of different transmission characteristics between the primary and secondary sides.

Изобретение относится также к способу испытания преобразователя напряжения. В способе предоставляется анализатор частотной характеристики, который предназначен для измерения электрической передаточной функции в заданном диапазоне частот. Анализатор частотной характеристики включает в себя выход испытательного сигнала для вывода испытательного сигнала для преобразователя напряжения, вход опорного сигнала для приема опорного сигнала, который подается на преобразователь напряжения для испытания преобразователя напряжения, и вход ответного сигнала с заранее заданным входным импедансом для приема ответного сигнала от преобразователя напряжения. Кроме того, предусматривается преобразователь импеданса, который имеет вход преобразователя импеданса с переменно регулируемым входным импедансом и выход преобразователя импеданса. Выход преобразователя импеданса имеет выходной импеданс, согласованный с входным импедансом входа ответного сигнала анализатора частотной характеристики. Другими словами, выход преобразователя импеданса имеет, по существу, тот же импеданс, что и вход ответного сигнала анализатора частотной характеристики, т.е. происходит согласование импеданса. Выход преобразователя импеданса соединен с входом ответного сигнала анализатора частотной характеристики. Наконец, входной импеданс входа преобразователя импеданса регулируется в соответствии с импедансом испытуемого преобразователя напряжения, так что также обеспечивается согласование импеданса между испытуемым преобразователем напряжения и входом преобразователя импеданса. За счет согласования импеданса между испытуемым преобразователем напряжения и входом преобразователя импеданса, а также между выходом преобразователя импеданса и входом ответного сигнала можно точно определить передаточную функцию преобразователя напряжения.The invention also relates to a method for testing a voltage converter. The method provides a frequency response analyzer, which is intended for measuring an electrical transfer function in a given frequency range. The frequency response analyzer includes a test signal output for outputting a test signal for the voltage converter, a reference signal input for receiving a reference signal, which is supplied to the voltage converter for testing the voltage converter, and a response signal input with a predetermined input impedance for receiving a response signal from the voltage converter. In addition, an impedance converter is provided, which has an impedance converter input with a variably adjustable input impedance and an impedance converter output. The impedance converter output has an output impedance matched with the input impedance of the response signal input of the frequency response analyzer. In other words, the impedance converter output has essentially the same impedance as the response signal input of the frequency response analyzer, i.e. impedance matching occurs. The output of the impedance converter is connected to the response signal input of the frequency response analyzer. Finally, the input impedance of the input of the impedance converter is adjusted according to the impedance of the voltage converter under test, so that impedance matching is also ensured between the voltage converter under test and the input of the impedance converter. By matching the impedance between the voltage converter under test and the input of the impedance converter, as well as between the output of the impedance converter and the response signal input, the transfer function of the voltage converter can be accurately determined.

Согласно одному варианту осуществления способ может предусматривать калибровку анализатора частотной характеристики, преобразователя импеданса и используемых измерительных линий. Способ включает, например, соединение выхода испытательного сигнала с входом опорного сигнала и входом преобразователя импеданса через измерительные линии, которые подключены к выходу испытательного сигнала, входу опорного сигнала или соответственно входу преобразователя импеданса. Например, первый конец первой измерительной линии может быть подключен к выходу испытательного сигнала, первый конец второй измерительной линии может быть подключен к входу опорного сигнала, а первый конец третьей измерительной линии может быть подключен к входу преобразователя импеданса. Вторые концы трех измерительных линий соединены между собой. Если измерительные линии представляют собой коаксиальные кабели, внутренние проводники вторых концов трех измерительных линий соединяют друг с другом, и внешние проводники вторых концов трех измерительных линий соединяют друг с другом. Выход преобразователя импеданса подключен, как описано ранее, к входу ответного сигнала анализатора частотной характеристики.According to one embodiment, the method may provide for calibrating the frequency response analyzer, the impedance converter and the measuring lines used. The method includes, for example, connecting the test signal output to the reference signal input and the impedance converter input via measuring lines that are connected to the test signal output, the reference signal input or, respectively, the impedance converter input. For example, the first end of the first measuring line may be connected to the test signal output, the first end of the second measuring line may be connected to the reference signal input, and the first end of the third measuring line may be connected to the impedance converter input. The second ends of the three measuring lines are connected to each other. If the measuring lines are coaxial cables, the inner conductors of the second ends of the three measuring lines are connected to each other, and the outer conductors of the second ends of the three measuring lines are connected to each other. The output of the impedance converter is connected, as described earlier, to the response signal input of the frequency response analyzer.

Через выход испытательного сигнала выводят множество испытательных сигналов с различными частотами. Соответствующее множество калибровочных значений регистрируют на входе опорного сигнала и на входе ответного сигнала. Понятно, что на входе ответного сигнала испытательный сигнал, выдаваемый через выход испытательного сигнала, регистрируют через преобразователь импеданса, т.е. через третью измерительную линию, подключенную к входу преобразователя импеданса, и через связь между выходом преобразователя импеданса и входом ответного сигнала. Каждое калибровочное значение из множества калибровочных значений соотносят с соответствующим испытательным сигналом из множества испытательных сигналов или соответствующей частотой соответствующего испытательного сигнала.A plurality of test signals with different frequencies are output via the test signal output. The corresponding plurality of calibration values are recorded at the reference signal input and at the response signal input. It is clear that at the response signal input, the test signal output via the test signal output is recorded via the impedance converter, i.e. via the third measuring line connected to the input of the impedance converter, and via the connection between the output of the impedance converter and the response signal input. Each calibration value from the plurality of calibration values is related to the corresponding test signal from the plurality of test signals or the corresponding frequency of the corresponding test signal.

Каждое калибровочное значение из множества калибровочных значений может, например, представлять собой амплитуду сигнала напряжения на входе опорного сигнала, амплитуду сигнала напряжения на входе ответного сигнала, соотношение между амплитудой сигнала напряжения на входе опорного сигнала и амплитудой сигнала напряжения на входе ответного сигнала, и/или разность фаз между сигналом напряжения на входе опорного сигнала и сигналом напряжения на входе ответного сигнала.Each calibration value of the plurality of calibration values may, for example, represent the amplitude of the voltage signal at the reference signal input, the amplitude of the voltage signal at the response signal input, the ratio between the amplitude of the voltage signal at the reference signal input and the amplitude of the voltage signal at the response signal input, and/or the phase difference between the voltage signal at the reference signal input and the voltage signal at the response signal input.

На основании калибровочных значений можно отрегулировать, например, усиление усилителя преобразователя импеданса, чтобы, например, учесть падение напряжения на измерительных линиях при последующих измерениях на преобразователе напряжения. Разности фаз, вызванные измерительными линиями, также можно учитывать при последующих измерениях на преобразователе напряжения.Based on the calibration values, the gain of the impedance converter amplifier, for example, can be adjusted in order to take into account, for example, the voltage drop on the measuring lines during subsequent measurements on the voltage converter. Phase differences caused by the measuring lines can also be taken into account during subsequent measurements on the voltage converter.

После калибровки соединения между вторыми концами измерительных линий снова разъединяют.After calibration, the connections between the second ends of the measuring lines are disconnected again.

Например, для испытания преобразователя напряжения можно определить передаточную функцию преобразователя напряжения на разных частотах. Передаточная функция может, например, включать в себя соотношение напряжений между напряжением на входной стороне и напряжением на выходной стороне преобразователя напряжения в заранее определенном диапазоне частот. Альтернативно или дополнительно, передаточная функция может включать в себя, например, сдвиг фазы между напряжением на входной стороне и напряжением на выходной стороне преобразователя напряжения в заранее определенном диапазоне частот.For example, for testing a voltage converter, the transfer function of the voltage converter can be determined at different frequencies. The transfer function can, for example, include the voltage ratio between the voltage on the input side and the voltage on the output side of the voltage converter in a predetermined frequency range. Alternatively or additionally, the transfer function can include, for example, the phase shift between the voltage on the input side and the voltage on the output side of the voltage converter in a predetermined frequency range.

Например, согласно одному варианту осуществления выход испытательного сигнала и вход опорного сигнала могут быть подключены к первому контактному выводу преобразователя напряжения через соответствующие измерительные линии. Первый вывод преобразователя напряжения может, например, быть выводом на входной стороне, например, первичной стороне преобразователя напряжения. Кроме того, вход преобразователя импеданса можно подключить ко второму контактному выводу преобразователя напряжения через измерительную линию. Второй вывод преобразователя напряжения может быть, например, выводом на выходной стороне, например, вторичной стороне преобразователя напряжения. Множество испытательных сигналов выдают на разных частотах через выход испытательного сигнала и подают на преобразователь напряжения. Например, может выдаваться сигнал с определенным напряжением, частота которого меняется во времени. Например, может выдаваться переменное напряжение постоянной амплитуды, частота которого непрерывно проходит через заданный диапазон, например диапазон от нескольких герц до нескольких мегагерц, например диапазон от 20 Гц до 2 МГц. Такие сигналы также известны как СВИП (Sweep) или ЧИРП (Chirp).For example, according to one embodiment, the test signal output and the reference signal input can be connected to the first terminal of the voltage converter via corresponding measuring lines. The first terminal of the voltage converter can, for example, be a terminal on the input side, for example, the primary side of the voltage converter. Furthermore, the input of the impedance converter can be connected to the second terminal of the voltage converter via a measuring line. The second terminal of the voltage converter can, for example, be a terminal on the output side, for example, the secondary side of the voltage converter. A plurality of test signals are output at different frequencies via the test signal output and applied to the voltage converter. For example, a signal with a certain voltage can be output, the frequency of which varies over time. For example, an alternating voltage of constant amplitude can be output, the frequency of which continuously passes through a given range, for example a range from several hertz to several megahertz, for example a range from 20 Hz to 2 MHz. Such signals are also known as Sweep or Chirp.

В то время как испытательные сигналы выдают через выход испытательного сигнала, множество измеренных значений регистрируют на входе опорного сигнала и на входе ответного сигнала. Понятно, что для регистрации измеренных значений на входе ответного сигнала сигналы поступают от преобразователя напряжения через вход преобразователя импеданса, преобразователь импеданса, включая усилитель, выход преобразователя импеданса и соединение между выходом преобразователя импеданса и входом ответного сигнала. Каждому измеренному значению из множества измеренных значений соотносят соответствующий испытательный сигнал из множества испытательных сигналов. Каждое измеренное значение из множества измеренных значений может представлять собой, например, амплитуду сигнала напряжения на входе опорного сигнала, амплитуду сигнала напряжения на входе ответного сигнала, соотношение между амплитудой сигнала напряжения на входе опорного сигнала и амплитудой сигнала напряжения на входе ответного сигнала, а также разность фаз между сигналом напряжения на входе опорного сигнала и сигналом напряжения на входе ответного сигнала.While the test signals are output via the test signal output, a plurality of measured values are recorded at the reference signal input and at the response signal input. It is clear that in order to record the measured values at the response signal input, the signals are received from the voltage converter via the impedance converter input, the impedance converter including the amplifier, the impedance converter output and the connection between the impedance converter output and the response signal input. Each measured value from the plurality of measured values is associated with a corresponding test signal from the plurality of test signals. Each measured value from the plurality of measured values can represent, for example, the amplitude of the voltage signal at the reference signal input, the amplitude of the voltage signal at the response signal input, the ratio between the amplitude of the voltage signal at the reference signal input and the amplitude of the voltage signal at the response signal input, as well as the phase difference between the voltage signal at the reference signal input and the voltage signal at the response signal input.

Используемые измерительные линии, а также выводы, на которых измерительные линии соединяются с преобразователем напряжения и с устройством, обычно имеют импеданс, который может зависеть от частоты. Чтобы как можно точнее определить передаточную функцию преобразователя напряжения, желательно учесть и рассчитать влияние этих (зависящих от частоты) импедансов. Точная информация о соответствующих импедансах иногда недоступна или может быть изменена, например, из-за разной геометрии соединений или разной прокладки измерительных линий. Если, как описано выше, были определены калибровочные значения, эти калибровочные значения можно использовать для коррекции зарегистрированных измеренных значений, чтобы, по меньшей мере, в основном учесть влияние на измеренные значения со стороны (частотно-зависимых) импедансов измерительные линии. Согласно одному варианту осуществления измеренное значение из множества измеренных значений корректируется с использованием соответствующего калибровочного значения, причем измеренное значение и соответствующее калибровочное значение соотнесены с соответствующим испытательным сигналом с одинаковой частотой. Например, для соответствующей частоты соответствующее калибровочное значение, соотнесенное с этой частотой, может быть вычтено из измеренного значения, соотнесенного с этой частотой.The measuring lines used, as well as the terminals at which the measuring lines are connected to the voltage converter and to the device, typically have an impedance that may be frequency-dependent. In order to determine the transfer function of the voltage converter as accurately as possible, it is desirable to take into account and calculate the influence of these (frequency-dependent) impedances. Exact information on the corresponding impedances is sometimes not available or may change, for example due to different connection geometries or different laying of the measuring lines. If, as described above, calibration values have been determined, these calibration values can be used to correct the recorded measured values in order to at least largely take into account the influence on the measured values from the (frequency-dependent) impedances of the measuring lines. According to one embodiment, a measured value from a plurality of measured values is corrected using a corresponding calibration value, wherein the measured value and the corresponding calibration value are related to a corresponding test signal with the same frequency. For example, for a given frequency, the corresponding calibration value referenced to that frequency can be subtracted from the measured value referenced to that frequency.

Поскольку осуществляется коррекция измеренных значений с использованием калибровочных значений, в следующих вариантах осуществления измеренные значения предпочтительно относятся к измеренным значениям, скорректированным с использованием калибровочных значений.Since the measured values are corrected using the calibration values, in the following embodiments, the measured values preferably refer to the measured values corrected using the calibration values.

Согласно одному варианту осуществления ошибка соотношения напряжений между ожидаемым сигналом напряжения и измеренным сигналом напряжения на разных частотах определяется на основе множества измеренных значений. Ожидаемый сигнал напряжения может быть определен, например, на основе сигнала напряжения на входе опорного сигнала и коэффициента преобразования напряжения преобразователя напряжения. Например, для разных частот на основе амплитуды сигнала напряжения на входе ответного сигнала и на основе амплитуды сигнала напряжения на входе опорного сигнала, принимая во внимание коэффициент преобразования преобразователя напряжения, может быть определена соответствующая ошибка соотношения напряжений. Кроме того, на основе измеренных значений можно определить сдвиг фазы на разных частотах. Например, сдвиг фазы между сигналом напряжения на входе ответного сигнала и сигналом напряжения на входе опорного сигнала может быть определен для разных частот.According to one embodiment, the error in the voltage ratio between the expected voltage signal and the measured voltage signal at different frequencies is determined based on a plurality of measured values. The expected voltage signal can be determined, for example, based on the voltage signal at the reference signal input and the voltage conversion factor of the voltage converter. For example, for different frequencies, based on the amplitude of the voltage signal at the response signal input and based on the amplitude of the voltage signal at the reference signal input, taking into account the conversion factor of the voltage converter, a corresponding error in the voltage ratio can be determined. In addition, based on the measured values, a phase shift can be determined at different frequencies. For example, a phase shift between the voltage signal at the response signal input and the voltage signal at the reference signal input can be determined for different frequencies.

Ошибка соотношения напряжений или соответственно сдвиг фазы на различных частотах могут отображаться на устройстве отображения, соединенным с анализатором частотной характеристики. Устройство отображения может представлять собой, например, соединенное с анализатором частотной характеристики устройство отображения на ноутбуке, планшетном ПК или смартфоне.The voltage ratio error or phase shift at different frequencies can be displayed on a display device connected to the frequency response analyzer. The display device can be, for example, a display device on a laptop, tablet PC or smartphone connected to the frequency response analyzer.

Кроме того, могут быть определены характеристические значения преобразователя напряжения на основе множества определенных измеренных значений. К характеристическим значениям преобразователя напряжения относятся, например, частота при ошибке соотношения напряжений 2%, частота при ошибке соотношения напряжений 5%, частота при ошибке соотношения напряжений 10%, резонансная частота, и/или ошибка соотношения напряжения на частоте 50 Гц.In addition, characteristic values of the voltage converter can be determined based on a plurality of determined measured values. The characteristic values of the voltage converter include, for example, the frequency at a voltage ratio error of 2%, the frequency at a voltage ratio error of 5%, the frequency at a voltage ratio error of 10%, the resonance frequency, and/or the voltage ratio error at a frequency of 50 Hz.

Характеристические значения преобразователя напряжения также могут отображаться на устройстве отображения, соединенным с анализатором частотной характеристики, и сохраняться, например, для долговременного контроля, например, на ноутбуке, планшетном ПК или смартфоне.The characteristic values of the voltage converter can also be displayed on a display device connected to the frequency response analyzer and stored, for example, for long-term monitoring, e.g. on a laptop, tablet PC or smartphone.

На основании ошибки соотношения напряжений и смещения фаз, а также характеристических значений можно определить состояние преобразователя напряжения, например, путем сравнения с соответствующими целевыми значениями или соответствующими значениями во время ввода в эксплуатацию или путем наблюдения за изменением этих значений в течение более длительного периода времени. Это дает возможность определить, в исправном ли состоянии преобразователь напряжения.Based on the voltage ratio and phase displacement error and the characteristic values, the state of the voltage converter can be determined, for example by comparing with the corresponding target values or corresponding values during commissioning or by observing the development of these values over a longer period of time. This makes it possible to determine whether the voltage converter is in good condition.

Описанный выше способ можно осуществить, например, с использованием описанного выше устройства.The method described above can be implemented, for example, using the device described above.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Изобретение поясняется более подробно далее со ссылкой на чертежи с использованием предпочтительных вариантов осуществления. На чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают идентичные элементы.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings using preferred embodiments. In the drawings, the same reference numerals designate identical elements.

На фиг. 1 схематически показано устройство для испытания преобразователя напряжения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в сочетании с испытуемым традиционным преобразователем напряжения.Fig. 1 schematically shows a device for testing a voltage converter according to one embodiment of the present invention in combination with a conventional voltage converter under test.

На фиг. 2 схематически показано устройство для испытания преобразователя напряжения по фиг. 1 в сочетании с испытуемым LPVT (например, омически-емкостным делителем напряжения).Fig. 2 schematically shows a device for testing the voltage converter of Fig. 1 in combination with the LPVT under test (e.g., an ohmic-capacitive voltage divider).

На фиг. 3 показаны этапы способа испытания преобразователя напряжения согласно варианту осуществления.Fig. 3 shows the steps of a method for testing a voltage converter according to an embodiment.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF IMPLEMENTATION OPTIONS

Настоящее изобретение поясняется далее более подробно с использованием предпочтительных вариантов осуществления, со ссылками на фигуры. На фигурах одинаковые ссылочные номера обозначают одинаковые или аналогичные элементы. Фигуры представляют собой схематические изображения различных вариантов осуществления изобретения. Элементы, показанные на фигурах, не обязательно изображены в масштабе. Более того, различные элементы, показанные на фигурах, воспроизведены таким образом, что их функция и назначение понятны специалистам в данной области техники.The present invention is explained in more detail below using preferred embodiments, with reference to the figures. In the figures, the same reference numerals designate the same or similar elements. The figures are schematic representations of various embodiments of the invention. The elements shown in the figures are not necessarily drawn to scale. Moreover, the various elements shown in the figures are reproduced in such a way that their function and purpose are clear to those skilled in the art.

Соединения и связи между функциональными блоками и элементами, показанные на фигурах, могут быть реализованы как прямые или непрямые соединения или связи. Соединение или связь может быть реализовано проводным или беспроводным способом.The connections and links between the functional blocks and elements shown in the figures may be implemented as direct or indirect connections or links. The connection or link may be implemented by wire or wireless means.

Способы и устройства испытания преобразователя напряжения подробно описаны далее. На состояние обычного преобразователя напряжения (т.е. индуктивного преобразователя напряжения) могут влиять дефекты обмоток, например, нарушения изоляции или смещения обмоток. На состояние LPVT могут влиять дефекты конденсаторов или омических компонентов RC-делителя напряжения. Причины этих дефектов могут быть разными, например, проникновение влаги в изоляцию. Испытание преобразователя напряжения может способствовать предотвращению неправильного управления сетью передачи энергоснабжения вследствие ошибочных измеренных значений преобразователя напряжения или предотвратить полный выход из строя преобразователя напряжения. Полный выход из строя может поставить под угрозу другие части объекта или людей.The methods and devices for testing the voltage converter are described in detail below. The condition of a conventional voltage converter (i.e., an inductive voltage converter) can be affected by winding defects, such as insulation failures or winding displacements. The condition of the LPVT can be affected by defects in the capacitors or ohmic components of the RC voltage divider. The causes of these defects can be different, such as moisture penetration into the insulation. Testing the voltage converter can help prevent incorrect control of the power transmission network due to erroneous measured values of the voltage converter or prevent a complete failure of the voltage converter. A complete failure can endanger other parts of the facility or people.

На фиг. 1 схематически показан обычный индуктивный преобразователь 10 напряжения. Преобразователь 10 напряжения содержит трансформатор 11, который расположен в корпусе 12. Трансформатор 11 включает в себя первичную обмотку 13 и вторичную обмотку 14. Первичная обмотка 13 и вторичная обмотка 14 определяют коэффициент Ü преобразования трансформатора 11. Один конец первичной обмотки 13 подключен к контактному выводу 15, а другой конец первичной обмотки 13 подключен к контактному 19, который соединен с массой. Вторичная обмотка 14 соединена с двумя выводами 17 и 18. Ссылочная позиция 16 обозначает массовое соединение корпуса 12. Выходной импеданс преобразователя 10 напряжения, который может быть измерен, например, на выводах 17 и 18, по существу определяется вторичной обмоткой 14 и может, например, быть в пределах от нескольких Ом до нескольких сотен Ом или нескольких килоом.Fig. 1 schematically shows a conventional inductive voltage converter 10. The voltage converter 10 contains a transformer 11, which is located in a housing 12. The transformer 11 includes a primary winding 13 and a secondary winding 14. The primary winding 13 and the secondary winding 14 determine the conversion coefficient Ü of the transformer 11. One end of the primary winding 13 is connected to the contact terminal 15, and the other end of the primary winding 13 is connected to the contact 19, which is connected to ground. The secondary winding 14 is connected to two terminals 17 and 18. The reference number 16 denotes the mass connection of the housing 12. The output impedance of the voltage converter 10, which can be measured, for example, at the terminals 17 and 18, is essentially determined by the secondary winding 14 and can, for example, be in the range from several ohms to several hundred ohms or several kilo-ohms.

На фиг. 1 дополнительно показано устройство 50 для испытания преобразователя 10 напряжения. Устройство 50 включает в себя анализатор 60 частотной характеристики и преобразователь 70 импеданса. Анализатор 60 частотной характеристики и преобразователь 70 импеданса показаны на фиг. 1 как два отдельных блока, но они могут быть выполнены как одно целое или хотя бы интегрированы в общий корпус.Fig. 1 additionally shows a device 50 for testing the voltage converter 10. The device 50 includes a frequency response analyzer 60 and an impedance converter 70. The frequency response analyzer 60 and the impedance converter 70 are shown in Fig. 1 as two separate units, but they can be made as a single unit or at least integrated into a common housing.

Анализатор 60 частотной характеристики включает в себя устройство 63 генерации сигнала с выходным импедансом 62, которое предназначено для выдачи испытательного сигнала с переменной частотой и заданным напряжением на выходе 61 испытательного сигнала. Испытательным сигналом может быть, например, низковольтный сигнал с напряжением, например, 10 В. Устройство 63 генерации сигнала может, например, выдавать синусоидальное напряжение с постоянно возрастающей частотой, например, в диапазоне частот от 10 Гц до 10 МГц или, например, в диапазоне от 20 Гц до 2 МГц.The frequency response analyzer 60 includes a signal generation device 63 with an output impedance 62, which is intended to output a test signal with a variable frequency and a specified voltage at the test signal output 61. The test signal can be, for example, a low-voltage signal with a voltage of, for example, 10 V. The signal generation device 63 can, for example, output a sinusoidal voltage with a constantly increasing frequency, for example, in the frequency range from 10 Hz to 10 MHz or, for example, in the range from 20 Hz to 2 MHz.

Анализатор 60 частотной характеристики дополнительно включает в себя устройство 66 регистрации опорного сигнала с входным импедансом 65, которое соединено с входом 64 опорного сигнала.The frequency response analyzer 60 further includes a reference signal recording device 66 with an input impedance 65, which is connected to the reference signal input 64.

Кроме того, анализатор 60 частотной характеристики включает в себя устройство 69 регистрации измерительного сигнала с входным импедансом 68, которое соединено с входом 67 ответного сигнала.In addition, the frequency response analyzer 60 includes a device 69 for recording a measuring signal with an input impedance 68, which is connected to the input 67 of the response signal.

Анализатор 60 частотной характеристики может представлять собой устройство, которое можно использовать для измерения SFRA (Sweep Frequency Response Analysis) на силовых трансформаторах. Выходной импеданс 62 и входные импедансы 65, 68 могут составлять, например, 50 Ом.The frequency response analyzer 60 may be a device that can be used to measure SFRA (Sweep Frequency Response Analysis) on power transformers. The output impedance 62 and the input impedances 65, 68 may be, for example, 50 ohms.

В то время как анализатор 60 частотной характеристики, например, выдает синусоидальное испытательное напряжение с непрерывно возрастающей частотой на выходе 61 испытательного сигнала, анализатор 60 частотной характеристики может принимать опорный сигнал на входе 64 опорного сигнала и ответный сигнал на входе 67 ответного сигнала и ставить в соответствие ответный сигнал к опорному сигналу.While the frequency response analyzer 60, for example, outputs a sinusoidal test voltage with a continuously increasing frequency at the test signal output 61, the frequency response analyzer 60 can receive a reference signal at the reference signal input 64 and a response signal at the response signal input 67 and assign the response signal to the reference signal.

Анализатор 60 частотной характеристики может, например, снабжаться электрической энергией от батареи 90 для работы анализатора 60 частотной характеристики.The frequency response analyzer 60 may, for example, be supplied with electrical power from the battery 90 for operating the frequency response analyzer 60.

Устройство 50 дополнительно содержит преобразователь 70 импеданса. Преобразователь 70 импеданса имеет вход 71 преобразователя импеданса с регулируемым входным импедансом 72. Входной импеданс 72 может быть отрегулирован, например, в диапазоне от нескольких Ом до нескольких МОм. Входной импеданс можно, например, регулировать в диапазоне от 1 Ом до 10 МОм. Преобразователь 70 импеданса дополнительно содержит усилитель 73, например операционный усилитель, с регулируемым усилением. Усиление можно регулировать в диапазоне от 1 до нескольких тысяч, например до 2000 или 10000. Выход усилителя 73 подключен к выходу 75 преобразователя импеданса через выходной импеданс 74. Выходной импеданс 74 может быть, например, равным входному импедансу 68 анализатора 60 частотной характеристики, например составлять 50 Ом. Преобразователь 70 импеданса может, например, снабжаться электрической энергией от батареи 91 для работы преобразователя 70 импеданса. Батареи 90, 91 могут быть предоставлены как отдельные батареи или как общая батарея. Батареи 90, 91 могут быть перезаряжаемыми батареями. Альтернативно или дополнительно, анализатор 60 частотной характеристики и преобразователь 70 импеданса могут получать электроэнергию через сетевой блок питания.The device 50 further comprises an impedance converter 70. The impedance converter 70 has an impedance converter input 71 with an adjustable input impedance 72. The input impedance 72 can be adjusted, for example, in the range from several ohms to several megohms. The input impedance can, for example, be adjusted in the range from 1 ohm to 10 megohms. The impedance converter 70 further comprises an amplifier 73, for example an operational amplifier, with an adjustable gain. The gain can be adjusted in the range from 1 to several thousands, for example up to 2000 or 10000. The output of the amplifier 73 is connected to the output 75 of the impedance converter via the output impedance 74. The output impedance 74 can be, for example, equal to the input impedance 68 of the frequency response analyzer 60, for example 50 ohms. The impedance converter 70 can, for example, be supplied with electrical energy from a battery 91 for operating the impedance converter 70. The batteries 90, 91 can be provided as separate batteries or as a common battery. The batteries 90, 91 can be rechargeable batteries. Alternatively or additionally, the frequency response analyzer 60 and the impedance converter 70 can receive electrical energy through a network power supply.

Для испытания преобразователя 10 напряжения первичная обмотка 13 трансформатора связывается с выходом 61 испытательного сигнала и входом 64 опорного сигнала. Соответствующие линии 81, 82, которые также обычно называют измерительными линиями, могут быть выполнены, например, в виде коаксиальных кабелей. Каждый из внешних проводников коаксиальных кабелей 81, 82 соединен с массой на анализаторе 60 частотной характеристики, например, через корпус анализатора 60 частотной характеристики. На преобразователе 10 напряжения каждый из внешних проводников коаксиальных кабелей 81, 82 подключен к массе 16 корпуса. Внутренний проводник коаксиального кабеля 81 соединен с выводом 61 испытательного сигнала на анализаторе 60 частотной характеристики, и на преобразователе 10 напряжения - с выводом 15, который связан с первичной обмоткой 13 трансформатора 11. Внутренний проводник коаксиального кабеля 82 соединен с входом 64 опорного сигнала на анализаторе 60 частотной характеристики и с выводом 15 на преобразователе напряжения 10. Через вход 64 опорного сигнала устройство 66 регистрации опорного сигнала регистрирует испытательный сигнал от устройства 63 генерации сигнала, по мере его подачи в преобразователь 10 напряжения, т.е. с учетом любых помех или потерь, вызванных передачей по коаксиальному кабелю 81. Понятно, что линии 81, 82 могут быть реализованы любым другим способом, например в виде витых пар или отдельных линий, которые передают только испытательный сигнал или соответственно опорный сигнал, но не создают массового соединения. В этом случае соответствующее массовое соединение может быть установлено через отдельное соединение между устройством 50 и преобразователем 10 напряжения.For testing the voltage converter 10, the primary winding 13 of the transformer is connected to the output 61 of the test signal and the input 64 of the reference signal. The corresponding lines 81, 82, which are also usually called measuring lines, can be made, for example, in the form of coaxial cables. Each of the outer conductors of the coaxial cables 81, 82 is connected to the mass on the frequency response analyzer 60, for example, through the housing of the frequency response analyzer 60. On the voltage converter 10, each of the outer conductors of the coaxial cables 81, 82 is connected to the mass 16 of the housing. The inner conductor of the coaxial cable 81 is connected to the test signal terminal 61 on the frequency response analyzer 60, and on the voltage converter 10 - to the terminal 15, which is connected to the primary winding 13 of the transformer 11. The inner conductor of the coaxial cable 82 is connected to the reference signal input 64 on the frequency response analyzer 60 and to the terminal 15 on the voltage converter 10. Through the reference signal input 64, the reference signal recording device 66 records the test signal from the signal generation device 63, as it is fed to the voltage converter 10, i.e. taking into account any interference or losses caused by transmission over the coaxial cable 81. It is clear that the lines 81, 82 can be implemented in any other way, for example in the form of twisted pairs or separate lines that transmit only the test signal or, respectively, the reference signal, but do not create a mass connection. In this case, the corresponding mass connection can be established via a separate connection between the device 50 and the voltage converter 10.

Другая линия 83, в частности измерительная линия, например, коаксиальный кабель, соединяет вторичную сторону преобразователя напряжения 10 с входом 71 преобразователя импеданса. Например, на преобразователе 10 напряжения внутренний проводник коаксиального кабеля 83 может быть присоединен через вывод 17 одной стороны вторичной обмотки 14 трансформатора 11, а внешний проводник коаксиального кабеля 83 может быть присоединен через вывод 18 другой стороны вторичной обмотки 14. вывод 18 также можно соединить с массой. На преобразователе 70 импеданса внутренний проводник коаксиального кабеля 83 может быть соединен с входом 71 преобразователя импеданса, а внешний проводник коаксиальной линии 83 может быть соединен с массой, например, через корпус преобразователя импеданса 70.Another line 83, in particular a measuring line, for example a coaxial cable, connects the secondary side of the voltage converter 10 to the input 71 of the impedance converter. For example, on the voltage converter 10, the inner conductor of the coaxial cable 83 can be connected via the terminal 17 of one side of the secondary winding 14 of the transformer 11, and the outer conductor of the coaxial cable 83 can be connected via the terminal 18 of the other side of the secondary winding 14. The terminal 18 can also be connected to ground. On the impedance converter 70, the inner conductor of the coaxial cable 83 can be connected to the input 71 of the impedance converter, and the outer conductor of the coaxial line 83 can be connected to ground, for example, via the housing of the impedance converter 70.

Выход 75 преобразователя импеданса соединен с входом 67 ответного сигнала через линию 84, в частности, дополнительную измерительную линию, например, коаксиальный кабель. Например, на преобразователе импеданса 70 внутренний проводник коаксиального кабеля 84 может быть соединен с выходом 75 преобразователя импеданса, а внешний проводник коаксиального кабеля 84 может быть соединен с массой, например, через корпус преобразователя 70 импеданса. На анализаторе 60 частотной характеристики внутренний проводник коаксиального кабеля 84 может быть соединен с входом 67 ответного сигнала, а внешний проводник коаксиального кабеля 84 - с массой, например, через корпус анализатора 60 частотной характеристики.The output 75 of the impedance converter is connected to the input 67 of the response signal via the line 84, in particular an additional measuring line, for example a coaxial cable. For example, on the impedance converter 70, the inner conductor of the coaxial cable 84 can be connected to the output 75 of the impedance converter, and the outer conductor of the coaxial cable 84 can be connected to the mass, for example through the housing of the impedance converter 70. On the frequency response analyzer 60, the inner conductor of the coaxial cable 84 can be connected to the input 67 of the response signal, and the outer conductor of the coaxial cable 84 to the mass, for example through the housing of the frequency response analyzer 60.

Линии 83, 84 могут быть реализованы любым другим способом, например, как витые линии или как отдельные линии, которые передают только ответный сигнал от преобразователя 10 напряжения на преобразователь 70 импеданса или соответственно согласованный по импедансу ответный сигнал от преобразователя 70 импеданса к анализатору 60 частотной характеристики, но не образуют массового соединения. Соответствующее массовое соединение может быть установлено через отдельные соединения между преобразователем 10 напряжения, преобразователем 70 импеданса и анализатором 60 частотной характеристики.The lines 83, 84 can be realized in any other way, for example as twisted lines or as separate lines that transmit only the response signal from the voltage converter 10 to the impedance converter 70 or, respectively, the impedance-matched response signal from the impedance converter 70 to the frequency response analyzer 60, but do not form a ground connection. A corresponding ground connection can be established via separate connections between the voltage converter 10, the impedance converter 70 and the frequency response analyzer 60.

На фиг. 2 схематически изображен преобразователь 20 напряжения омически-емкостного типа LPVT. Преобразователь 20 напряжения включает последовательно соединенные два конденсатора 21 и 22, которые работают как емкостные делители напряжения. Последовательное соединение соединяется с выводами 15 и 19. Параллельно ему включен резисторный делитель 23 и 24. Таким образом, выходной импеданс преобразователя 20 напряжения, которое можно измерить на выводах 17 и 18, по существу определяется конденсатором 22 и резистором 24. В отличие от выходного импеданса преобразователя 10 напряжения, показанного на фиг.1, которое может находится в диапазоне от нескольких ом до нескольких килоом, выходной импеданс преобразователя 20 напряжения находится в диапазоне от нескольких 100 килоом до нескольких мегаом. Коэффициент преобразования напряжения омически-емкостного преобразователя 20 напряжения определяется как емкостями С₁и С₂конденсаторов 21 или соответственно 22, так и омическими значениями R₁и R₂резисторов 23 или соответственно 24. Комплексная передаточная функция с комплексным напряжением между выводами 15 и 16 и комплексным напряжением между выводами 17 и 18 составляет:Fig. 2 schematically shows a voltage converter 20 of the ohmic-capacitive type LPVT. The voltage converter 20 includes two capacitors 21 and 22 connected in series, which operate as capacitive voltage dividers. The series connection is connected to terminals 15 and 19. A resistor divider 23 and 24 is connected in parallel to it. Thus, the output impedance of the voltage converter 20, which can be measured at terminals 17 and 18, is essentially determined by the capacitor 22 and the resistor 24. In contrast to the output impedance of the voltage converter 10 shown in Fig. 1, which can be in the range from several ohms to several kilo-ohms, the output impedance of the voltage converter 20 is in the range from several 100 kilo-ohms to several mega-ohms. The voltage conversion coefficient of the ohmic-capacitive voltage converter 20 is determined by both the capacitances C ₁ and C ₂ of the capacitors 21 or 22, respectively, and the ohmic values R ₁ and R ₂ of the resistors 23 or 24, respectively. The complex transfer function with complex voltage between terminals 15 and 16 and the complex voltage between terminals 17 and 18 is:

Показанный на фиг. 2 омически-емкостный преобразователь 20 напряжения подключается к устройству 50 с помощью измерительных линий 81-83 так же, как и индуктивный преобразователь 10 напряжения, показанный на фиг. 2.The ohmic-capacitive voltage converter 20 shown in Fig. 2 is connected to the device 50 by means of measuring lines 81-83 in the same way as the inductive voltage converter 10 shown in Fig. 2.

Со ссылкой на фиг. 3 ниже будет подробно описан способ 300 испытания преобразователя напряжения с использованием устройства 50, показанного на фиг. 1 и 2.With reference to Fig. 3, a method 300 for testing a voltage converter using the device 50 shown in Figs. 1 and 2 will be described in detail below.

На этапе 301 анализатор 60 частотной характеристики и преобразователь 70 импеданса размещают рядом с преобразователем напряжения, подлежащим испытании. Преобразователь напряжения может, например, включать в себя индуктивный преобразователь 10 напряжения, показанный на фиг. 1, или омически-емкостный преобразователь 20 напряжения, показанный на фиг. 2. На этапе 302 выход 75 преобразователя импеданса 70 соединяют со входом 67 ответного сигналом анализатора 60 частотной характеристики через линию 84. Как описано ранее, выходной импеданс 74 преобразователя 70 импеданса на выходе 75 преобразователя импеданса по существу соответствует входному импедансу 68 анализатора 60 частотной характеристики на входе 67 ответного сигнала.In step 301, the frequency response analyzer 60 and the impedance converter 70 are placed near the voltage converter to be tested. The voltage converter may, for example, include the inductive voltage converter 10 shown in Fig. 1 or the ohmic-capacitive voltage converter 20 shown in Fig. 2. In step 302, the output 75 of the impedance converter 70 is connected to the response signal input 67 of the frequency response analyzer 60 via the line 84. As described earlier, the output impedance 74 of the impedance converter 70 at the output 75 of the impedance converter substantially corresponds to the input impedance 68 of the frequency response analyzer 60 at the response signal input 67.

В зависимости от подлежащего испытании преобразователя 10, 20 напряжения, на этапе 303 задается входной импеданс 72 преобразователя 70 импеданса. Выходной импеданс преобразователя 10, 20 напряжения может быть либо зарегистрирован путем измерения, либо снят с паспортной таблички преобразователя напряжения, либо определен по ней, например, по нагрузке, указанной на паспортной табличке преобразователя напряжения.Depending on the voltage converter 10, 20 to be tested, the input impedance 72 of the impedance converter 70 is set at step 303. The output impedance of the voltage converter 10, 20 can either be recorded by measurement, or taken from the rating plate of the voltage converter, or determined from it, for example, from the load indicated on the rating plate of the voltage converter.

При необходимости, калибровку устройства 50 можно выполнять на этапах 304-306 с учетом измерительных линий 81-83. Для этого на этапе 304 можно установить (настроить) конфигурацию калибровки. Линию 81 подключают к выходу 61 испытательного сигнала, линию 82 подключают к входу 64 опорного сигнала, а линию 83 подключают к входу 71 преобразователя импеданса. Три свободных конца линий 81, 82 и 83 соединяют непосредственно друг с другом. Если линии 81, 82 и 83 являются коаксиальными кабелями, то внутренние проводники кабелей 81, 82 и 83 непосредственно соединяют друг с другом, и отдельно от этого, внешние проводники кабелей 81, 82 и 83 непосредственно соединяют друг с другом. На этапе 305 испытательные сигналы генерируют устройством 63 генерации сигналов и выдают через выход 61 испытательного сигнала. Испытательные сигналы могут включать в себя, например, так называемые ЧИРП-сигналы, например, сигнал, частота которого изменяется во времени. Испытательные сигналы могут, например, включать в себя так называемые СВИП-сигналы, т.е. переменное напряжение постоянной амплитуды, частота которого периодически и непрерывно проходит через заданный диапазон. Испытательные сигналы могут включать в себя, например, сигналы напряжения с амплитудой в пределах нескольких вольт, например, 10 В.If necessary, the calibration of the device 50 can be performed in steps 304-306 taking into account the measuring lines 81-83. For this purpose, the calibration configuration can be set (adjusted) in step 304. The line 81 is connected to the output 61 of the test signal, the line 82 is connected to the input 64 of the reference signal, and the line 83 is connected to the input 71 of the impedance converter. The three free ends of the lines 81, 82 and 83 are connected directly to each other. If the lines 81, 82 and 83 are coaxial cables, then the internal conductors of the cables 81, 82 and 83 are directly connected to each other, and separately from this, the external conductors of the cables 81, 82 and 83 are directly connected to each other. In step 305, the test signals are generated by the signal generation device 63 and output through the output 61 of the test signal. Test signals may include, for example, so-called CHIRP signals, for example, a signal whose frequency varies over time. Test signals may include, for example, so-called SWIPE signals, i.e. alternating voltage of constant amplitude, the frequency of which periodically and continuously passes through a specified range. Test signals may include, for example, voltage signals with an amplitude of several volts, for example, 10 V.

Пока испытательные сигналы выдаются на этапе 305, соответствующие калибровочные значения, например, сигналы напряжения, регистрируют на этапе 306 на входе 64 опорного сигнала и (через преобразователь 50 импеданса) на входе 67 испытательного сигнала. Свойства передачи, в частности линии 82, линии 83, преобразователя 70 импеданса и линии 84, могут быть определены путем анализа калибровочных значений и впоследствии использованы для коррекции измеренных значений при испытании преобразователя 10, 20 напряжения. Калибровочное значение может, например, содержать сигнал напряжения на входе опорного сигнала, а дополнительное калибровочное значение может, например, содержать сигнал напряжения на входе ответного сигнала. Дополнительные калибровочные значения можно определить на основе зарегистрированных калибровочных значений. Например, соотношение амплитуд между амплитудой сигнала напряжения на входе опорного сигнала и амплитудой сигнала напряжения на входе ответного сигнала может быть определено как дополнительное калибровочное значение. Например, разность фаз между сигналом напряжения на входе опорного сигнала и сигналом напряжения на входе ответного сигнала может быть определена как дополнительное калибровочное значение. Зарегистрированные и дополнительно определенные калибровочные значения могут быть зарегистрированы при разных частотах или соответственно определены для разных частот и соотнесены с разными частотами. Например, соответствующие соотношения амплитуд и разности фаз могут быть соотнесены с некоторыми или всеми из множества различных частот, на которых выдавался испытательный сигнал.While the test signals are output in step 305, the corresponding calibration values, for example voltage signals, are recorded in step 306 at the reference signal input 64 and (via the impedance converter 50) at the test signal input 67. The properties of the transmission, in particular the line 82, the line 83, the impedance converter 70 and the line 84, can be determined by analyzing the calibration values and subsequently used to correct the measured values when testing the voltage converter 10, 20. The calibration value can, for example, comprise a voltage signal at the reference signal input, and the additional calibration value can, for example, comprise a voltage signal at the response signal input. The additional calibration values can be determined on the basis of the recorded calibration values. For example, the amplitude ratio between the amplitude of the voltage signal at the reference signal input and the amplitude of the voltage signal at the response signal input can be determined as the additional calibration value. For example, the phase difference between the voltage signal at the reference signal input and the voltage signal at the response signal input may be defined as an additional calibration value. The recorded and additionally determined calibration values may be recorded at different frequencies or respectively determined for different frequencies and related to different frequencies. For example, the corresponding amplitude and phase difference ratios may be related to some or all of a plurality of different frequencies at which the test signal was output.

По окончании калибровки непосредственно соединенные концы линий 81, 82 и 83 отсоединяют друг от друга.After calibration is complete, the directly connected ends of lines 81, 82 and 83 are disconnected from each other.

Затем, на этапе 307, регулируется усиление усилителя 73 преобразователя 70 импеданса. Например, при регулировке усиления можно принять во внимание результаты предыдущей калибровки. Например, можно определить соотношение амплитуд при определенной частоте или среднее значение соотношений амплитуд в определенном диапазоне частот, чтобы отрегулировать усиление усилителя 73 так, чтобы соотношение амплитуд было по существу сбалансированным. Кроме того, при регулировке усиления усилителя 73 можно учитывать коэффициент преобразования преобразователя напряжения, а также входную чувствительность входа ответного сигнала, так что ожидаемый на основе испытательного сигнала диапазон напряжения на выходе преобразователя 10 напряжения находится в пределах диапазона измерения устройства 69 регистрации измерительного сигнала и также использует его в максимально возможной степени.Then, in step 307, the gain of the amplifier 73 of the impedance converter 70 is adjusted. For example, when adjusting the gain, the results of the previous calibration can be taken into account. For example, the amplitude ratio at a certain frequency or the average value of the amplitude ratios in a certain frequency range can be determined in order to adjust the gain of the amplifier 73 so that the amplitude ratio is substantially balanced. In addition, when adjusting the gain of the amplifier 73, the conversion factor of the voltage converter can be taken into account, as well as the input sensitivity of the response signal input, so that the expected voltage range at the output of the voltage converter 10 based on the test signal is within the measurement range of the measuring signal recording device 69 and also uses it to the maximum possible extent.

На этапе 308 устанавливается тестовая конфигурация для преобразователя 10 или соответственно 20 напряжения. Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, выход 61 испытательного сигнала связан через линию 81 с выводом 15 преобразователя 10 или соответственно 20 напряжения. Если линия 81 содержит еще и массовое соединение, то ее подключают к массе 16 корпуса 12 преобразователя 10, 20 напряжения. Вход 64 опорного сигнала также соединен с выводом 15 преобразователя 10, 20 напряжения через линию 82, и, если линия 82 содержит массовое соединение, то ее соединяют с выводом 16 (масса) корпуса 12 преобразователя 10, 20 напряжения. Преобразователь 71 импеданса соединяют с выводом 17 преобразователя 10, 20 напряжения через линию 83 и, если линия 83 содержит массовое соединение, ее соединяют с выводом 18 корпуса 12 преобразователя 10, 20 напряжения. Следует обратить внимание на то, что линия 84 по-прежнему соединяет выход 75 преобразователя импеданса с входом 67 ответного сигнала анализатора 60 частотной характеристики.At step 308, a test configuration is established for the voltage converter 10 or 20, respectively. As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the test signal output 61 is connected via a line 81 to the terminal 15 of the voltage converter 10 or 20, respectively. If the line 81 also contains a ground connection, then it is connected to the ground 16 of the housing 12 of the voltage converter 10, 20. The reference signal input 64 is also connected to the terminal 15 of the voltage converter 10, 20 via a line 82, and if the line 82 contains a ground connection, then it is connected to the terminal 16 (ground) of the housing 12 of the voltage converter 10, 20. The impedance converter 71 is connected to the terminal 17 of the voltage converter 10, 20 via a line 83, and if the line 83 contains a ground connection, it is connected to the terminal 18 of the housing 12 of the voltage converter 10, 20. Note that line 84 still connects output 75 of the impedance converter to input 67 of the response signal of frequency response analyzer 60.

На этапе 309 испытательные сигналы генерируют устройством 63 генерации сигналов и выдают на первичную обмотку преобразователя 10, 20 напряжения через выход 61 испытательного сигнала и линию 81. Испытательные сигналы могут включать в себя, например, так называемые ЧИРП-сигналы, например, сигнал, частота которого изменяется во времени. Испытательные сигналы могут, например, включать в себя так называемые СВИП-сигналы, т.е. переменное напряжение постоянной амплитуды, частота которого периодически и непрерывно проходит через заданный диапазон. Испытательные сигналы могут включать в себя, например, сигналы напряжения с амплитудой в пределах нескольких вольт, например, 10 В. Возможны и другие испытательные сигналы, например, сигналы постоянной частоты, сигналы переменной амплитуды, импульсные сигналы и подобное.In step 309, test signals are generated by the signal generation device 63 and output to the primary winding of the voltage converter 10, 20 via the test signal output 61 and the line 81. The test signals may include, for example, so-called CHIRP signals, for example, a signal whose frequency varies over time. The test signals may, for example, include so-called SWIPE signals, i.e. an alternating voltage of constant amplitude, the frequency of which periodically and continuously passes through a given range. The test signals may include, for example, voltage signals with an amplitude within several volts, for example, 10 V. Other test signals are also possible, for example, constant frequency signals, variable amplitude signals, pulse signals, and the like.

В то время как испытательные сигналы выдаются на этапе 309, соответствующие измеренные значения, например, сигналы напряжения, регистрируют на этапе 310 на входе 64 опорного сигнала и (через преобразователь 50 импеданса) на входе 67 испытательного сигнала посредством устройства 66 регистрации опорного сигнала или соответственно устройства 69 регистрации измерительного сигнала. Характеристики передачи преобразователя 10, 20 напряжения могут быть определены путем анализа этих измеренных значений, например, с помощью устройства обработки (не показано) (например, микропроцессора с соответствующей памятью) анализатора 60 частотной характеристики. Если ранее описанная калибровка была выполнена, на этапе 311 зарегистрированные измеренные значения можно скорректировать с помощью калибровочных значений. В частности, можно корректировать таким образом влияние линии 82, линии 83, преобразователя 70 импеданса и линии 84 на зарегистрированные измеренные значения.While the test signals are output in step 309, the corresponding measured values, for example voltage signals, are recorded in step 310 at the reference signal input 64 and (via the impedance converter 50) at the test signal input 67 by means of the reference signal recording device 66 or the measuring signal recording device 69, respectively. The transmission characteristics of the voltage converter 10, 20 can be determined by analyzing these measured values, for example by means of a processing device (not shown) (for example a microprocessor with an appropriate memory) of the frequency response analyzer 60. If the previously described calibration has been performed, the recorded measured values can be corrected in step 311 by means of the calibration values. In particular, the influence of the line 82, the line 83, the impedance converter 70 and the line 84 on the recorded measured values can be corrected in this way.

Измеренные значения могут включать, например, сигнал напряжения на входе опорного сигнала и сигнал напряжения на входе ответного сигнала. Дополнительные значения можно определить по зарегистрированным измеренным значениям. Например, может быть определено соотношение амплитуд между амплитудой сигнала напряжения на входе опорного сигнала и амплитудой сигнала напряжения на входе ответного сигнала. Кроме того, может быть определена разность фаз между сигналом напряжения на входе опорного сигнала и сигналом напряжения на входе ответного сигнала. Зарегистрированные измеренные значения и дополнительно определенные значения могут быть зарегистрированы на разных частотах или соответственно определены для разных частот и соотнесены с разными частотами. Например, соответствующие соотношения амплитуд и разности фаз могут быть соотнесены с некоторыми или всеми из множества различных частот, на которых выдавался испытательный сигнал.The measured values may include, for example, a voltage signal at the reference signal input and a voltage signal at the response signal input. Additional values may be determined from the recorded measured values. For example, an amplitude ratio between the amplitude of the voltage signal at the reference signal input and the amplitude of the voltage signal at the response signal input may be determined. In addition, a phase difference between the voltage signal at the reference signal input and the voltage signal at the response signal input may be determined. The recorded measured values and the additionally determined values may be recorded at different frequencies or respectively determined for different frequencies and related to different frequencies. For example, the corresponding amplitude ratios and phase differences may be related to some or all of a plurality of different frequencies at which the test signal was output.

Соотношение амплитуд и/или разность фаз можно скорректировать, используя соответствующие калибровочные значения. Коррекция может осуществляться для соответствующей частоты, с которой соотнесено соотношение амплитуд или соответственно разность фаз.The amplitude ratio and/or phase difference can be corrected using the corresponding calibration values. The correction can be performed for the corresponding frequency to which the amplitude ratio or phase difference is related.

На основе измеренных значений, определенных таким образом, и дополнительно определенных значений можно определить передаточную функцию преобразователя напряжения. Например, на этапе 312 может быть определена ошибка соотношения напряжений преобразователя напряжения; в частности, ошибки соотношения напряжений могут быть определены для различных частот, на которых испытательный сигнал подавался в преобразователь напряжения. Кроме того, на этапе 312 может быть определен сдвиг фазы преобразователя напряжения для различных частот. На этапе 313 ошибка соотношения напряжений и/или сдвиг фазы могут отображаться на устройстве отображения, например, в форме диаграммы в зависимости от частоты. Устройство отображения может, например, представлять собой устройство отображения ноутбука, планшетного ПК или смартфона, подключенного к устройству 50.Based on the measured values determined in this way and the additionally determined values, a transfer function of the voltage converter can be determined. For example, in step 312, an error in the voltage ratio of the voltage converter can be determined; in particular, the errors in the voltage ratio can be determined for different frequencies at which the test signal was supplied to the voltage converter. Furthermore, in step 312, a phase shift of the voltage converter can be determined for different frequencies. In step 313, the error in the voltage ratio and/or the phase shift can be displayed on a display device, for example in the form of a diagram depending on the frequency. The display device can, for example, be a display device of a laptop, tablet PC or smartphone connected to the device 50.

Кроме того, на этапе 314 характеристические значения преобразователя 10, 20 напряжения могут быть рассчитаны и переданы для отображения на основе определенных измеренных значений и дополнительно определенных значений. Характеристическим значением преобразователя 10, 20 напряжения может быть, например, частота с ошибкой соотношения напряжений 2%. Например, начиная с номинальной частоты 50 Гц, можно определить, до какой более высокой частоты ошибка соотношения напряжений составляет менее 2%. Частота, на которой ошибка соотношения напряжений впервые составляет 2% или более, может отображаться как соответствующее характеристическое значение. Соответствующее характеристическое значение можно определить, например, начиная с номинальной частоты 50 Гц в сторону меньших частот. Дальнейшими характеристическими значениями преобразователя напряжения может быть, например, частота с ошибкой соотношения напряжений 5% или 10%. Другим характеристическим значением преобразователя напряжения может быть резонансная частота преобразователя 10, 20 напряжения, например, частота, при которой достигается наибольшая выходная амплитуда при постоянной входной амплитуде или выходной сигнал имеет фазовый угол 90° к входному сигналу. Ошибку соотношения напряжений при номинальной частоте, например, при 50 Гц, можно определить как еще одно характеристическое значение.Furthermore, in step 314, characteristic values of the voltage converter 10, 20 can be calculated and transmitted for display on the basis of the determined measured values and further determined values. The characteristic value of the voltage converter 10, 20 can be, for example, a frequency with a voltage ratio error of 2%. For example, starting from a nominal frequency of 50 Hz, it can be determined up to what higher frequency the voltage ratio error is less than 2%. The frequency at which the voltage ratio error is 2% or more for the first time can be displayed as the corresponding characteristic value. The corresponding characteristic value can be determined, for example, starting from a nominal frequency of 50 Hz towards lower frequencies. Further characteristic values of the voltage converter can be, for example, a frequency with a voltage ratio error of 5% or 10%. Another characteristic value of the voltage converter can be the resonant frequency of the voltage converter 10, 20, for example, the frequency at which the largest output amplitude is achieved with a constant input amplitude or the output signal has a phase angle of 90° to the input signal. The voltage ratio error at the nominal frequency, for example, at 50 Hz, can be defined as another characteristic value.

Таким образом, комбинация анализатора 60 частотной характеристики и преобразователя 70 импеданса обеспечивает возможность испытания как обычных индуктивных преобразователей 10 напряжения, так и LPVT преобразователей 20 напряжения. Кроме того, такой анализатор 60 частотной характеристики может быть выполнен вместе с преобразователем 70 импеданса в виде компактного портативного устройства, так что такие испытания можно легко проводить на месте.Thus, the combination of the frequency response analyzer 60 and the impedance converter 70 provides the ability to test both conventional inductive voltage converters 10 and LPVT voltage converters 20. In addition, such a frequency response analyzer 60 can be implemented together with the impedance converter 70 in the form of a compact portable device, so that such tests can be easily carried out on site.

Описанный способ подходит для измерений на месте, так что целостность и характеристика передачи проверяются в смонтированном состоянии (например, во время приемки на месте или во время планового измерения) и критические частоты (например, при ошибках соотношения напряжений 2%, 5%, 10%) можно проверить или соответственно отобразить во времени. Кроме того, этот способ также подходит для производителей в производственном процессе, поскольку используемое устройство 50 является компактным и легким и поэтому может быть легко интегрировано в производственный процесс. Кроме того, используемые уровни напряжения являются низкими, что может снизить риски для обслуживающего персонала. Само по себе измерение является очень точным, особенно благодаря согласованию импедансов и, при необходимости, калибровке.The described method is suitable for on-site measurements, so that the integrity and transmission characteristics are checked in the assembled state (e.g. during on-site acceptance or during a routine measurement) and critical frequencies (e.g. with voltage ratio errors of 2%, 5%, 10%) can be checked or respectively displayed over time. In addition, this method is also suitable for manufacturers in the production process, since the device 50 used is compact and lightweight and can therefore be easily integrated into the production process. In addition, the voltage levels used are low, which can reduce risks for operating personnel. The measurement itself is very accurate, especially due to impedance matching and, if necessary, calibration.

Преобразователь 70 импеданса не только обладает тем свойством, что он согласует импеданс с номинальной нагрузкой преобразователя 10, 20 напряжения, но также усиливает сигнал, прикладываемый на вторичной стороне преобразователя 10, 20 напряжения. Кроме того, это измерительное устройство имеет то преимущество, что соединение между преобразователем 70 импеданса и вторичной обмоткой преобразователя 10, 20 напряжения может сохраняться коротким, чтобы избежать отражений. С другой стороны преобразователя импеданса достигается согласование импеданса (50 Ом). Кроме того, с помощью этого измерительного устройства калибровку усиления/фазы можно выполнить простым способом, например, как калибровку измерительной установки.The impedance converter 70 not only has the property that it matches the impedance to the nominal load of the voltage converter 10, 20, but also amplifies the signal applied on the secondary side of the voltage converter 10, 20. In addition, this measuring device has the advantage that the connection between the impedance converter 70 and the secondary winding of the voltage converter 10, 20 can be kept short in order to avoid reflections. On the other side of the impedance converter, an impedance match (50 ohms) is achieved. In addition, with this measuring device, the gain/phase calibration can be carried out in a simple way, for example, as a calibration of the measuring setup.

Claims

1. A device for testing a voltage converter, comprising:

- a frequency response analyzer (60) which is designed to measure an electrical transfer function in a given frequency range, wherein the frequency response analyzer (60) includes a test signal output (61) for outputting a test signal for the voltage converter (10, 20), a reference signal input (64) for receiving a reference signal supplied to the voltage converter (10, 20) for testing the voltage converter (10, 20), and a response signal input (67) with a given input impedance (68) for receiving a response signal from the voltage converter (10, 20), and

- an impedance converter (70) with an impedance converter input (71) having a variable input impedance (72) adjustable in accordance with the impedance of the voltage converter (10, 20), and an impedance converter output (75) which is connected to the response signal input (67) and has an output impedance (74) matched to the input impedance (68) of the response signal input (67).

2. The device according to claim 1, wherein the input impedance (72) of the input (71) of the impedance converter is adjustable in the range from 30 Ohm to 100 MΩ, preferably in the range from 50 Ohm to 100 MΩ.

3. The device according to item 1 or 2, in which the specified input impedance (68) of the input (67) of the response signal of the frequency response analyzer (60) is 50 Ohm.

4. A device according to any of the preceding claims, wherein the output impedance (62) at the test signal output (61) of the frequency response analyzer (60) is 50 ohms, and the input impedance (65) of the reference signal input (64) of the frequency response analyzer (60) is 50 ohms.

5. A device according to any of the preceding claims, wherein the device (50) comprises at least one battery (90, 91) which is designed to provide electrical energy for the operation of the frequency response analyzer (60) and/or the impedance converter (70).

6. A device according to any of the preceding paragraphs, wherein the device (50) is designed as a mobile portable device.

7. A device according to any of the preceding claims, wherein the impedance converter (70) comprises an amplifier (73) with adjustable gain.

8. A method for testing a voltage converter, wherein the method (300) includes:

- providing (301) a frequency response analyzer (60) which is designed to measure an electrical transfer function in a given frequency range, wherein the frequency response analyzer (60) has a test signal output (61) for outputting a test signal for the voltage converter (10, 20), a reference signal input (64) for receiving a reference signal which is supplied to the voltage converter (10, 20) for testing the voltage converter (10, 20), and a response signal input (67) with a given input impedance (68) for receiving a response signal from the voltage converter (10, 20),

- providing (301) an impedance converter (70) with an input (71) of an impedance converter that has a variably adjustable input impedance (72), and an output (75) of an impedance converter that has an output impedance (72) matched to the input impedance (68) of the input (67) of the response signal,

- coupling (302) the output (75) of the impedance converter with the input of the response (67) signal, and

- adjustment (303) of the input impedance (72) of the impedance converter (70) in accordance with the impedance (10, 20) of the voltage converter.

9. The method according to paragraph 8, further comprising:

- connection (304) of the output (61) of the test signal with the input (64) of the reference signal and the input (71) of the impedance converter via measuring lines (81-83), which are connected to the output (61) of the test signal, the input (64) of the reference signal or, respectively, the input (71) of the impedance converter,

- output (305) of several test signals via the test signal output (61) at different frequencies, and

- recording (306) a plurality of calibration values at the input (64) of the reference signal and the input (67) of the response signal via the impedance converter (70) and the input (71) of the impedance converter, wherein each calibration value from the plurality of calibration values is related to a corresponding test signal from the plurality of test signals.

10. The method according to claim 9, wherein each calibration value of the plurality of calibration values comprises at least one of the following values:

amplitude of the voltage signal at the input (64) of the reference signal,

the ratio between the amplitude of the voltage signal at the input (64) of the reference signal and the amplitude of the voltage signal at the input (67) of the response signal, and

the phase difference between the voltage signal at the input (64) of the reference signal and the voltage signal at the input (67) of the response signal.

11. The method according to item 9 or 10, further comprising:

- adjusting the gain (307) of the amplifier (73) of the impedance converter (70) depending on at least one of several calibration values.

12. The method according to any one of paragraphs 8-11, further comprising:

- connection (308) of the output (61) of the test signal and the input (64) of the reference signal via measuring lines (81, 82) to the first terminal (15) of the voltage converter (10, 20) and connection (308) of the input (71) of the impedance converter via measuring line (83) to the second terminal (17) of the voltage converter (10, 20),

- output (309) of several test signals via the test signal output (61) at different frequencies, and

- recording (310) several measured values at the input (64) of the reference signal and the input (67) of the response signal via the impedance converter (70) and the input (71) of the impedance converter, wherein each measured value from the plurality of measured values is related to the corresponding test signal from several test signals.

13. The method according to claim 12, wherein each measured value from the plurality of measured values comprises at least one of the following values:

amplitude of the voltage signal at the input (64) of the reference signal,

14. The method according to paragraph 12 or 13, further comprising:

- correction (311) of a measured value from several measured values using a calibration value, wherein the measured value and the calibration value are related to a corresponding test signal with the same frequency.

15. The method according to any one of paragraphs 12-14, further comprising:

- determination (312) of the voltage ratio error and/or phase shift at different frequencies based on several measured values, and

- display (313) of the voltage ratio error and/or phase shift at different frequencies on a display device connected to the frequency response analyzer (60).

16. The method according to any one of paragraphs 12-15, further comprising:

- determining (314) characteristic values of the voltage converter (10, 20) based on several measured values, wherein the characteristic values comprise at least one value from a group including:

- frequency with voltage ratio error of 1%,

- frequency with voltage ratio error of 5%,

- frequency with voltage ratio error of 10%,

- resonant frequency and

- voltage ratio error at 50 Hz.