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摘要：高压无感电阻分压器在高压直流电源及高压脉冲电源中应用越来越广泛，电源系统对电压采样精度要求越来越高。对于高压无感电阻分压器来说，分布电容对测量精度的影响将占据主导地位。本文通过对含有分布电容的高压无感电阻分压器建立传递函数，并对其进行数据仿真分析，提出一种提高分压器测量精度的方法。
关键词：分压器；分布电容；测量精度；传递函数
引言：在高压直流电源系统及脉冲电源系统中，高压直流及高压脉冲的测量是一个关键问题。目前高压分压器可分为电阻分压器、电容分压器及阻容分压器三种。电阻分压器结构简单，在待测电压比较低（几万伏）的条件下，它的几何尺寸相对电容分压器等比较小，而且性能好、使用方便，所以应用相当广泛[1]。对于幅值达几十kV的直流电压及脉冲电压测量时，特别是对于us级的电压响应时间测量时，分布电容是不可忽略的因素，频率响应难以满足要求[2-3]。本文通过对含有分布电容的高压无感电阻分压器进行数学模型建立，对数学模型进行仿真分析，提出在无感电阻分压器低压臂并联电容的方法用以提高分压器测量精度。
一、高压无感电阻分压器数学模型建立
1.高压无感电阻分压器原理
高压无感电阻分压器电路图如图1所示，其中C1、C2分别为高压臂与低压臂的分布电容，V1为需测量电压，V2为测量电压。
图1分压器等效原理图
2.高压无感电阻分压器数学模型建立
从图1可以得出该电阻分压器在频域下数学模型如式1所示。
从式1可以得出，当R1C1=R2C2时，K=(R1+R2)/R2，即无感电阻分压器为纯电阻分压，我们在进行阻容匹配时应尽量向R1C1=R2C2靠拢。为进一步分析分布电容C1及C2对无感电阻分压器的幅值及相角误差影响，现对R1C1不等于R2C2时建立分压器传递函数如式2所示。二、高压无感电阻分压器数学模型仿真分析
高压无感电阻分压器高压臂电阻值199.96MΩ，低压臂电阻值40kΩ，分压器变比5000：1。分布电容C1取值6pF，分布电容C2分别取值10nF、20nF、30nF、50nF及70nF，利用Matlab分别对式6中的相移φ及幅值变比AMP进行仿真如图3、图4所示。
图4不同分布电容下分压器变比与频率曲线
从相角曲线及幅值变比曲线中可看出，正确补偿时即R1C1=R2C2时，相角及幅值变比误差都为零；欠补偿时，分压器变比减小相位滞后；过补偿时，分压器变比增大相位超前，在实际工程应用中，可以根据该方法对分压器进行分布电容补偿，以得到高精度的高压分压器。
三、结论
本文通过对含有分布电容的高压无感电阻分压器进行数学模型建立，并通过matlab对该数学模型进行仿真分析，得出分布电容对高压无感电阻分压器相角及幅值变比的影响。对高压无感电阻分压器设计及实际工程应用提供了一定的理论参考。
参考文献
[1]杨津基,王克超,等.冲击大电流技术[M].北京:科学出版社,1978.
[2]刘金亮.一种脉冲高压用电阻分压器[J].高电压技术,1996.22(4):65-67.
[3]邬昌丰.一种测量高压快脉冲用电阻分压器的设计[J].高压电器,2006,42(5):362-364