一种交流稳压电源校准装置设计方案

赵焕兴，温文博，黄运来，程延礼

（解放军32382部队，湖北 武汉 432200）

0 引 言

航空维修保障需要用到一些特殊的交流稳压电源，如单相、三相交流115 V（频率400 Hz）、36 V（频率400 Hz）、26 V（频率400 Hz）等，广泛应用于各类航空器定检、小修、中修、大修等维修保障。它的性能指标的准确性对航空仪器设备的安全使用具有重要作用[1]。国内民航单位装配数量众多的交流稳压电源，如柜式交流稳压电源（WZS、WZD、SVC-1500、66104A等）和便携式交流稳压电源（ATAPB10ST便携式中频电源、AEPP-1094A型便携式直流/中频组合电源等）。随着我国民用航空产业的不断发展，此类设备的型号和数量还会增加。国内针对航空专用交流稳压电源校准的研究较少，针对普通交流稳压电源的校准方案存在设备多、重量大、灵活性差等问题，不能完全适用航空专用交流稳压电源的校准[2-3]。本文提出一种交流稳压电源校准装置搭建技术方案，技术指标高，便携性好，为解决航空专用交流稳压电源的校准问题提供了一种新思路。

1 研究对象

经调研和归纳总结，航空专用交流稳压电源的主要技术指标见表1。

表1 交流稳压电源技术指标

2 国内有关方案比较

交流稳压电源校准依据性文件是《JJF（军工）85-2015交流稳压电源稳态特性校准规范》。国内对于交流稳压电源各参数的校准，采用较多的方案是用电阻负载箱作为工作负载，用交流数字电压表测量交流电压，用交流电流表测量交流电流，用频率计测量频率[4]。航空专用交流稳压电源型号多，参数范围宽，采用以上方案可能会存在标准设备多、负载重量大、不利于携带等问题。

3 技术方案

3.1 校准装置标准设备组成

本文提供一种交流稳压电源校准装置的搭建方案，标准设备组成见表2。

3.2 校准原理

交流稳压电源校准装置的校准原理，见图1。

图1 校准原理示意图

表2 标准设备组成

交流稳压电源校准装置标准设备主要功用：数字多用表1281，测量交流稳压电源的输出电压和频率；失真度仪KH4137，测量交流稳压电源输出电压失真度；数字万用表17B，监测调压器输出给电源的交流电压；调压器TDGC2，调节电网电压到交流稳压电源需要的输入电压；电子负载3091，给交流稳压电源提供负载，监测交流电流[4]。

3.3 关键技术

3.3.1 毫伏级电压测量

国内对于交流稳压电源的建标较少，其中电网调整率和负载调整率的测试是学术界讨论较多的两个科研方向，而毫伏级电压测试是解决问题的关键。本方案利用高准确度数字多用表测电压，利用标准电阻法测电流，同时测量电网调整率和负载调整率，准确度较高；利用高灵敏度示波器和高准确度的失真度测试仪测量纹波电压和失真度，准确度也较高。

3.3.2 交流负载

国内对于交流稳压电源各参数的校准，一般采用电阻负载箱作为工作负载，当电压和电流范围宽时，交流负载体积和重量较大，适用性也较差。本方案中选用的交流负载不但适用电压和电流的量程宽，还可以代替交流电流表监测交流电流，减少了标准设备的数量。

4 技术指标分析

4.1 交流稳压电源校准装置技术指标

4.1.1 交流电压示值误差测量不确定度分析

不确定度（100 V、10 Hz～10 kHz点）主要包括校准数字多用表1281的上级标准的标准不确定度引入的不确定度、数字多用表1281年允许最大误差引入的不确定度、数字多用表1281分辨力引入的不确定度以及电压测量重复性引入的不确定度。

校准数字多用表1281的上级标准的标准不确定度引入的不确定度为：

数字多用表1281年允许最大误差引入的不确定度为：

数字多用表1281分辨力引入的不确定度：

电压测量重复性引入的不确定度为：

因此，合成标准不确定度和扩展不确定度分别为：

4.1.2 电压电网调整率测量不确定度分析

不确定度（100 V、10 Hz～10 kHz点）主要包括：上级标准的标准不确定度引入的不确定度uB1=2.7 mA，年允许最大误差引入的不确定度uB2=8.08 mA，分辨力引入的不确定度uB3=0.06 mA以及电压测量重复性引入的不确定度uA=0.5 mA。

因此，电压电网调整率测量扩展不确定度为：

4.1.3 电压负载调整率测量不确定度分析

电压负载调整率测量不确定度的具体分析情况与电压电网调整率测量不确定度分析相同，因此扩展不确定度（100 V、10 Hz～10 kHz点）为：

4.1.4 失真度测量不确定度分析

不确定度主要包括上级标准的标准不确定度引入的不确定度uB1=0.052 dB，年允许最大误差引入的不确定度uB2=0.29 dB，测量重复性引入的不确定度uA=0.03 dB。

失真度测量扩展不确定度为：

4.1.5 频率测量不确定度分析

不确定度（1 kHz）主要包括上级标准的标准不确定度引入的不确定度uB1=0.000 2%，年允许最大误差引入的不确定度uB2=0.000 64%，测量分辨力引入的不确定度uB3=0.000 06%以及测量重复性引入的不确定度uA=0.000 5%。

频率测量扩展不确定度为：

4.2 技术指标对比分析

综上所述，交流稳压电源校准装置技术指标和被检交流稳压电源的技术指标见表3。

比较被检交流稳压电源和交流稳压电源校准装置技术指标，校准装置完全覆盖被检交流稳压电源其测量不确定度可达到被检设备各项参数技术指标的1/3。

表3 标准装置与被检对象技术指标对比

5 结 论

本方案采用国内先进的交流电子负载、数字多用表、宽频带示波器及失真度测试仪组成交流稳压电源校准装置，具有标准设备少、易于携带、技术指标高以及适用性广的优点，测量范围完全覆盖被检设备技术指标，其测量不确定度可达到被检设备各项参数技术指标的1/3，满足量值传递要求。此外，所用的标准设备都能溯源到相应的国家最高计量标准，可满足航空专用交流稳压电源的校准需求。