随着智能电网、新能源、节能减排等的发展,各行业对交流功率计量基准提出了更高的要求,原有的音频功率国家基准已不能满足需求,需要建立宽频带的交流功率国家基准。如何实现交流电压测量过程中分压器引入的相角偏差的量值溯源,是建立宽频功率基准的一个难点问题。目前国际上主要采用爬台阶法(step-up)通过双通道采样实现分压器相角偏差的测量,但该方法溯源的起点是通过采样直接测量低分压比分压器输出端与输入端信号之间的相角偏差,忽略了分压器相角偏差在不同工作电压下的变化以及采样板卡两通道间的线性误差;并且对于适用于高电压测量的分压器,其相角偏差测量需要通过多步传递,传递过程会造成不确定度的累积。另外,澳大利亚国家测量研究院(National Measurement Institute Australia,NMIA)提出的基于零功率因数标准源和功率热电比较仪的方法也可实现分压器相角偏差的校验,但该方法对信号源的要求较高,且测量系统较为复杂,存在较多的不确定度分量。此外,如何评估分压器相角偏差的电压系数也是相角偏差测量中的一个难点。针对以上问题,本文在分析了分压器相角偏差来源以及分压器内部分布参数对相角偏差影响的基础上,提出了一种新的基于串并联结构的MN型电阻分压器(Resistive Voltage Divider,RVD)设计,并结合该种结构的分压器提出了一种相角偏差溯源方法,对分压器相角偏差进行了精密测量,覆盖频率范围达100 k Hz,实现了宽频带交流电压测量过程中分压器相角偏差的量值溯源。此外,本文还提出了一种级联结构感应分压器(Inductive Voltage Divider,IVD)的相角偏差校验方法,以可自校验的二进制感应分压器为溯源基准实现了不同变比感应分压器相角偏差的测量,并与MN型电阻分压器相角偏差校验结果进行对比,证明了两种不同分压器相角偏差溯源方法的可靠性。对于分压器相角偏差的电压系数评估问题,本文基于电阻分压器在不同电压下可自校验的优势,并通过与感应分压器在不同电压下进行比较,对MN型电阻分压器相角偏差在不同工作电压下的变化进行了评估。本论文在研究过程中取得的创新性成果包括以下几点:1.提出并实现了一种基于串并联结构的MN型电阻分压器设计,消除了传统分压器中电阻元件时间常数不一致以及元件引线残余电感对相角偏差的影响。通过优化结构和选用较高阻值电阻元件的方法减小了回路中残余电感及互感的影响,并通过合理设计分压器外壳尺寸,减小分压器内部电阻与外壳之间的容性泄露引入的相角偏差。2.提出了一种新的分压器相角偏差溯源方法,通过定量分析MN型电阻分压器相角偏差与各寄生参数之间的关系,将分压器相角偏差难以直接校验的问题转换为相角偏差差值测量问题,实现了对MN型电阻分压器相角偏差的量值溯源,并对溯源结果的不确定度进行了评估。3.解决了电阻分压器相角偏差的电压系数评估问题,基于本文提出的电阻分压器相角偏差溯源方法的优越性,可在不同电压下对分压器相角偏差进行绝对测量,并结合与感应分压器在不同工作电压下进行对比,对电阻分压器相角偏差的电压系数进行了评估。4.提出了级联结构感应分压器相角偏差校验方法,以可自校验的二进制感应分压器为溯源基准,对级联结构感应分压器相角偏差在25 k Hz~100 k Hz范围内进行了校验,并与MN型电阻分压器相角偏差校验结果进行了对比验证,其不一致性在100 k Hz时仅为11μrad,远低于两种分压器相角偏差校验结果的不确定度,充分证明了两种相角偏差校验方法的可靠性。本文针对交流电压测量过程中分压器引入的相角偏差溯源问题,设计实现了两种不同结构的分压器,分别提出了不同的相角偏差溯源方法,并设计了对比实验对两种分压器相角偏差溯源方法及溯源结果进行对比验证,证明了文中提出的两种溯源方法的可靠性,为交流电压测量过程中产生的相角偏差量值溯源提供了溯源基准,为建立宽频功率国家基准奠定了基础。