没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
基于LabVIEW虚拟仪器的谐波测试仪设计.doc
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 104 浏览量
2023-07-04
22:35:12
上传
评论
收藏 1.13MB DOC 举报
温馨提示
试读
29页
基于LabVIEW虚拟仪器的谐波测试仪设计.doc
资源推荐
资源详情
资源评论
摘 要
虚拟仪器(Vimlal Instrument,简称VI)是计算机技术与电子仪器相结合而产生的一种新的仪器设
备。其实质是以通用计算机为硬件平台,由用户设计定义其测试功能,由软件实现其测试功能的一种计
算机仪器系统。它从根本上更新了仪器的概念,具有传统仪器无法比拟的优势。它的出现代表着仪器发
展的最新的潮流和方向。目前市场上出售的谐波测试仪器种类繁多,但是当前的谐波测试设备大多存在
功能单一,测试精度有限,开发与维护费用高、生产周期长、生产调试和维修烦琐等问题。因此,研制
一种高精度、多功能、可扩展的谐波测试仪是仪器发展的大势所趋。开发研究虚拟谐波测试仪,可以显
著提高电力测试仪器的测试质量与效率,具有显著的社会效益和经济效益。
本论文主要内容是虚拟谐波测试仪的设计开发。论文首先论述了国内外谐波研究的现状以及谐波检
测技术的发展,说明研制谐波检测装置的必要性,其次对虚拟谐波分析仪所依据的虚拟仪器的概念、虚
拟仪器软硬件系统做了简要介绍。为更好的应用虚拟仪器技术完成谐波测试仪的开发。最终使用通用计
算机、开发软件LabVIEW,成功的研究开发出虚拟谐波测试仪。该仪器实现了系统参数测定、结果分析
等功能。
关键词:虚拟仪器;数据采集;谐波分析;FFT
目 录
第 1 章 绪论 ...............................................................................................................................1
1.1 引言 ..........................................................................................................................................1
1.2 谐波问题的提出 ....................................................................................................................2
1.3 国内外研究现状 ....................................................................................................................2
1.4.本文研究意义与内容 .........................................................................................................3
第 2 章 虚拟仪器概述 ...................................................................................................................3
2.1 虚拟仪器概念 ........................................................................................................................3
2.2 虚拟仪器开发语言 LabVIEW 简介 ........................................................................................4
第 3 章 数据采集和谐波分析理论 ...............................................................................................6
3.1 数据采集理论基础 ................................................................................................................6
3.2 DFT 和 FFT 计算原理 ..............................................................................................................7
3.3 谐波分析理论 ......................................................................................................................11
3.4 非同步采样和频谱混叠的处理 ..........................................................................................13
第四章谐波测试仪的软件设计 ...................................................................................................15
4.1 系统软件框图设计 ..............................................................................................................15
4.2 基于 LabVIEW 的虚拟谐波分析仪的设计 .........................................................................16
4.3 主要功能及技术指标 ...........................................................................................................23
第 5 章 结论与展望 .....................................................................................................................24
5.1 结论 ......................................................................................................................................24
5.2 展望 ......................................................................................................................................24
参考文献 .......................................................................................................................................26
1 绪论
1.1 引言
近年来,由于电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应
用日益广泛,各种电力电子装置的应用日益广泛,谐波造成的危害也日趋严重。公用电网中的谐波电压
和谐波电流是电网环境最严重的一种污染,谐波已成为影响电能质量的公害 。近些年来公用电网的
谐波污染日益严重,谐波危害的严重性才引起人们的关注。
为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题,对谐波的检测就显得尤为重要。虽然目前市场
上的谐波测试仪器种类繁多,但是都存在以下几方面不足 :
1.功能单一性问题
当前谐波参数的测试设备大多功能单一,因此每次试验均需携带大量的测试设备。同时,在现场试
验过程中需要记录大量的数据,为设备的运行情况分析也带来了诸多不便,工作效率较低。
2.测试精度保证问题
谐波参数测试设备为满足测试精度的要求,需定期送检。传统的仪器仪表由于元器件老化,会出现
精度漂移现象。常规单功能测试仪器在出现这种现象时,检定或使用人员一般无法对仪器进行校准,必
须通过厂家才能解决。
3.开发周期与开发费用问题
开发周期与开发费用问题常规仪器在开发过程必须经历硬件设计和调试这两个过程,仪器一旦调试
好,不同仪器间的资源一般无法相互利用,造成开发周期长、成本高。同时对己研制成功的设备,一般
无法满足用户的需求变化,一旦用户要求变更对现有功能进行改进,开发人员可能需要重新对其进行开
发。
4.服务问题
测试设备在用户使用过程中出现损坏情况,一般需厂家协助处理解决,但是由于现有的单一功能设
备,许多功能或测试精度的保证是通过硬件实现的, 因此一般很难在现场解决问题。同时一旦厂家出
现更新产品,一般也无法对用户设备进行升级,要么重新购买,要么进行更换,造成不必要的资源浪费。
5.生产调试问题
常规的谐波参数测试仪器,不同功能的设备在硬件、结构等方面差异很大,因此生产调试的工作量
很大,而且对调试人员的专业理论知识要求也高,需要调试人员掌握专门的理论知识,以及仪器原理,
不同器件的特性等。
鉴于以上原因,进行虚拟谐波测试仪的研制,为用户制造一种统一的综合多功能测试设备,以解决
]1[
]2[
传统的单功能谐波测试仪在上述方面存在的不足。所以,进行基于虚拟仪器的谐波分析仪乃至多功能谐
波测试设备的研制和开发是非常必要的。进行虚拟谐波测试的的开发具有以下诸多社会经济意义 :
1.测试成本的降低
2.测试效率的提高
3.测试系统更加紧凑
4.远程测试
5.仪器可以定制或自制
1.2 谐波问题的提出
近年来,随着全球工业化进程的不断加快,对地球环境的污染和破坏也空前加剧。为此,在全世界
范围内掀起了环境保护的热潮。电力系统也是一种“环境”,也面临着污染,公用电网中的谐波电流和
谐波电压就是对电网环境最严重的一种污染。
谐波对公用电网和其它系统的危害大致可以归纳如下 :
1.使电网中的元器件产生附加的谐波损耗,如使电动机引起附加损耗、发热增加,过载能力、使
用寿命和效率降低,产生脉动矩阵。另外降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的 3 次谐波电流流
过中性线会导致中线过热甚至发生火灾。
2.谐波电流在输电线路上的压降会使用户端的电压波形产生严重的畸变,影响电气设备的正常工
作。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化,寿命缩短,一直损坏。
3.容易使电网与用于补偿电网无功功率的并联电容器发生局部并联或串联谐振,造成过压或过电
流,使电容器绝缘老化,甚至引起严重事故。据统计,由于谐波问题引起的电容故障占电容总故障的 71
%一 83%。
4.导致继电保护和自动装置误动作,并使电气测量仪表计量不准,影响计量精度。
5.谐波一般通过电容耦合、电磁感应及电气传导三种对临近的通信系统产生干扰,载频低的信号
受影响更大。轻者产生噪声,降低通信质量,重者导致信息丢失,使通信系统无法正常工作,甚至会发
生危及设备和人身安全的事故。
因此,谐波研究对于减轻直至消除这些危害,对于供电和用电设备的节能,乃至于对整个社会能源
利用率的提高,都具有极其重要的意义。
1.3 国内外研究现状
谐波检测是谐波问题中的一个重要分支,准确、实时检测出电网中瞬态变化的畸变电流、电压,对
抑制谐波有着重要的指导作用,是进行继电保护、判断故障点和故障类型等工作的重要前提。目前,电
]3[
]64[ �
力系统谐波检测主要是通过谐波电流的测量来实现,它主要有以下几种方法:
(1)采用模拟带通或带阻滤波器检测
(2)基于瞬时无功功率的谐波检
(3)基于傅立叶变傅立叶变换的方法
(4)自适应谐波电流检测法
(5)基于神经网络的谐波检测
(6)基于小波变换的谐波检测
综上所述,带通滤波是早期模拟式谐波检测装置的基本原理;瞬时无功功率理论可用于谐波的瞬
时检测和无功补偿等谐波治理领域;傅立叶变换是目前谐波检测中应用最多、应用最广泛的基本理论依
据;神经网络理论和小波分析方法应用于谐波测量是目前正在致力研究的新方法和新理论,它可以提高
谐波测量的实时性和精度。
根据不同情况合理选择谐波检测方法,为谐波分析提供详细、准确、实时的数据和信号,是提高
检测效果、改善电能质量的重要一步。国内外对这方面的研究都比较重视,在线谐波检测的理论和应用
正在不断发展。随着各种先进技术和理论的应用,特别是计算机在谐波检测中的具体使用,谐波检测的
实时性和精度要求一旦解决,相信电网谐波检测技术将逐渐得到发展和完善。
1.4 本文研究意义与内容
通过对谐波分析仪研究现状的分析可以得出传统的谐波分析仪的成本高,装置体积庞大,自动化
程度低,数据不集中,有的无法存入计算机,难以进行相关分析,且大量的信号采集工作重复化的问题;
并且其采集的数据不能够代表各次谐波真正的幅值等。所以针对以上问题,本文选择以 LabVIEW 开发
平台来设计一个虚拟谐波分析仪,采用 LabVIEW 所自带的图形化编程功能和函数模块对谐波进行相关
分析,使其能够对谐波信号进行频谱分析、功率谱分析及各次谐波的时域分析。
2 虚拟仪器概述
2.1 虚拟仪器概念
虚拟仪器概念最先由美国国家仪器公司(National Instruments Corporation,简称NI)在20世纪80
年代年提出。所谓虚拟仪器,就是以计算机为硬件平台,由用户定义设计其功能,由测试软件来实现其
测试功能,用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板的一种计算机系统
]7[
。使用者用鼠
标或键盘操作虚拟面板,就如同使用一台专用测量仪器一样。因此虚拟仪器的出现,使测量仪器与计算
机的界限模糊了。
虚拟仪器实质是把计算机资源和仪器硬件的测控能力相结合来实现仪器的功能运作。在其主导产品
剩余28页未读,继续阅读
资源评论
老帽爬新坡
- 粉丝: 79
- 资源: 2万+
下载权益
C知道特权
VIP文章
课程特权
开通VIP
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功