基于labview虚拟仪器的谐波测试仪设计

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1、摘要虚拟仪器(VimlalInstrument,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没备。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，开发与维护费用岛、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

2、势所趋。开发研宂虚拟谐波测试仪，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罝的必要性，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幵发。最终使用通用计算机、开发软件LabVIEW,成功的研究开发山虚拟谐波测试仪。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；数据釆集；谐波分析；FFT1

3、1绪论11.1弓I胃11.2谐波问题的提出21.3国内外研究现状21.4.本文研宄意义与内容3第2章虚拟仪器概述32.1虚拟仪器概念32.2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63.1数据采集理论基础63.2DFT和FFT计算原理73.3谐波分析理论113.4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154.1系统软件框图设计154.2基于LabVIEW的虚拟谐波分析仪的设计164.3主要功能及技术指标23第5章结论与展望245.1新仑245.2戀24爹考M261绪论1.1

4、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tl益广泛，各种电力电子装罝的应用日益广泛，谐波造成的危害也H趋严重。公用电网屮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111。近些年来公用电网的谐波污染H益严重，谐波危害的严重性才引起人们的关注。为解决电力电子装罝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。虽然目前帘场上的谐波测试仪器种类繁多，但是都存在以下儿方面不足121:1.功能单一性问题当前谐波参数的测试设备大多功能中

5、.一，因此每次试验均需携带人量的测试设备。同时，在现场试验过程屮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，耑定期送检。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吋，检定或使用人员-•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没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、

6、成本高。同时对己研制成功的设备，一般无法满足川户的需求变化，一旦用户要求变更对现有功能进行改进，开发人员可能盂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怙况，一般需厂家协助处理解决，但是巾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W题。同时一旦厂家出现更新产品，-•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、结构等方而差异很大，因此生产调试的工作S很大，而

7、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-•种统一的综合多功能测试设备，以解决传统的单功能谐波测试仪在上述力面存在的不足。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131:1.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

8、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”，也而临着污染，公用电网屮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

9、4_6

10、:1.使电网屮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