張東虞　胡春玲

摘 要：虛擬儀器是一種建立在當(dāng)今世界先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，通道數(shù)、采樣頻率等的設(shè)置。而由于各種原因，本設(shè)計將利用波形發(fā)生函數(shù)模擬實際電流電壓，并進(jìn)行采樣，對采樣的得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波失真分析，并對比了在加窗函數(shù)前后THD，數(shù)據(jù)采集卡的工作方式、通道數(shù)、采樣頻率等的設(shè)置。而由于各種原因，本次設(shè)計將利用波形發(fā)生函數(shù)模擬實際電流電壓，并進(jìn)行采樣，對采樣的得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波失真分析，并對比了在加窗函數(shù)前后THD提供了一個可靠而有效的途徑。利用諧波分析子模塊對畸變信號進(jìn)行分析，較直觀地得出基波和諧波情況。

關(guān)鍵詞：FFT；虛擬儀器；諧波分析儀

中圖分類號：TM935 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）12-0073-02

諧波一詞起源于聲學(xué)國際上公認(rèn)的諧波含義為諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，數(shù)據(jù)采集卡的工作方式、通道數(shù)、采樣頻率等的設(shè)置。而由于各種原因，本次設(shè)計將利用波形發(fā)生函數(shù)模擬實際電流電壓，并進(jìn)行采樣，對采樣的得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波失真分析，并對比了在加窗函數(shù)前后THD，諧波頻率與基波頻率的比值稱為諧波次數(shù)。

如今，在全球工業(yè)高速發(fā)展的的大環(huán)境下，污染也日益嚴(yán)重，對電力系統(tǒng)來說也面臨著前所未有的威脅，公用電網(wǎng)中的諧波電壓和電流對電網(wǎng)的污染最為嚴(yán)重。人們也逐漸認(rèn)識到了諧波對電網(wǎng)危害的嚴(yán)重性，如何控制諧波電壓和諧波電流將成為電力系統(tǒng)分析的課題之一。

1 諧波分析系統(tǒng)總體設(shè)計

本文研究的重點(diǎn)在于利用LabVIEW平臺開發(fā)基于LabVIEW的諧波分析系統(tǒng)。主要從硬件設(shè)計和軟件編程兩部分對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。

1.1 硬件部分

在硬件設(shè)計中，如何提高安全性和抗干擾能力是設(shè)計的關(guān)鍵。在數(shù)據(jù)采集卡前端設(shè)計了通過隔離模塊完成接地任務(wù)，并在輸入、輸出回路中采用放大電路加靜電和電磁屏蔽的方式，杜絕與電源形成直接耦合關(guān)系，從而達(dá)到對安全性能和抗干擾性能的要求。

在隔離放大電路采用Analog Devices生產(chǎn)的AD202隔離放大器，數(shù)據(jù)采集卡的工作方式、通道數(shù)、采樣頻率等的設(shè)置。而由于各種原因，本次設(shè)計將利用波形發(fā)生函數(shù)模擬實際電流電壓，并進(jìn)行采樣，對采樣的得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波失真分析，并對比了在加窗函數(shù)前后THD。

抗混疊低通濾波器采用MAX275專用芯片，其作用是濾掉周期信號中50次諧波（2.5 kHz）以上的高頻成份，數(shù)據(jù)采集卡的工作方式、通道數(shù)、采樣頻率等的設(shè)置。而由于各種原因，本次設(shè)計將利用波形發(fā)生函數(shù)模擬實際電流電壓，并進(jìn)行采樣，對采樣的得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波失真分析，并對比了在加窗函數(shù)前后THD。

在計算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集卡的工作方式、通道數(shù)、采樣頻率等的設(shè)置。

而由于各種原因，本次設(shè)計將利用波形發(fā)生函數(shù)模擬實際電流電壓，并進(jìn)行采樣，對采樣的得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波失真分析，并對比了在加窗函數(shù)前后THD，還有更多的實際問題要解決。

本次設(shè)計選用的數(shù)據(jù)采集卡是NI USB6251。

NI USB-6251是USBM系列的多功能數(shù)據(jù)采集卡，具有SCC信號調(diào)理功能的Mass終端版，用于傳感器和高電壓測量，主要性能如下：

①與LabVIEW、LabWindows/CVI和用于Visual Studio.NET的Measurement studio兼容。

②隨附NI-DAQmx、VI Logger Lite數(shù)據(jù)記錄軟件和其他測量服務(wù)。

③16路模擬輸入（16位）；1.25 s/s單通道采樣率（共計1 MS/s）。

④2路模擬輸出（16位，2.8 MS/s）；24條數(shù)字I/O（8條時鐘線）；32位計數(shù)器。

⑤用于自動探測和配置的即插即用USB；內(nèi)置信號連接。

1.2 軟件部分

虛擬儀器的關(guān)鍵是：“軟件就是儀器”，就是因為它的波形分析處理模塊和顯示模塊完全由軟件代替硬件實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各項功能。

對于本測試系統(tǒng)，軟件是核心，只要硬件部分將檢測到的電壓電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其余的任務(wù)如通道設(shè)置、波形分析處理、顯示等完全交給軟件來處理。

本文設(shè)計的基于LabVIEW的諧波分析系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)采集，波形顯示，數(shù)據(jù)處理與分析。

數(shù)據(jù)采集模塊主要是通過NI數(shù)據(jù)采集卡，將信號發(fā)生器中所產(chǎn)生的采集后送入計算機(jī)，最后在所設(shè)計好的諧波分析界面中顯示其波形。主要包括數(shù)據(jù)采集卡的工作方式、通道數(shù)、采樣頻率等的設(shè)置。

而由于各種原因，本次設(shè)計將利用波形發(fā)生函數(shù)模擬實際電流電壓，并進(jìn)行采樣，對采樣的得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波失真分析，并對比了在加窗函數(shù)前后THD；對模擬采樣信號進(jìn)行頻譜分析，以便在諧波分析界面對諧波成分有個直觀的了解。

2 結(jié) 語

通過對頻譜測量圖進(jìn)行分析比較，基本參數(shù)設(shè)置可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)測量的精確性很高。加窗函數(shù)前后THD對比，由仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，加窗后的THD明顯小于加窗前。

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