基于虚拟仪器的谐波测量研究

论文摘要

随着电力电子技术的迅猛发展,各种电力电子装置在电力系统、交通、工业以及家庭等众多领域中的应用越来越广泛,由此带来的谐波污染日益严重,特别是电力电子装置产生的谐波对公用电网产生的危害,引起了人们越来越多的关注。首先,本文通过对已有的主要谐波测量方法的深入研究,针对谐波测量的特点,提出了一种新的谐波测量方法,即基于乘法器的谐波测量方法。同时,阐述了此方法的基本原理,并且通过理论分析和数学推导以及对算法基于虚拟仪器开发平台LabVIEW的仿真实现,证明了该算法的正确性和可行性。仿真结果表明该方法不仅具有原理简单、计算量小、运算速度快的优点,另外实现起来也比较容易,测量结果准确度高。其次,对所提出的基于乘法器的谐波测量方法进行了硬件及软件设计,在虚拟仪器开发平台LabVIEW上构成一套完整的电力谐波测量系统,实现了对电力谐波的实时测量。其中,测量系统中的信号调理电路为自制电路,其作用是将电力系统高电压220V转换为实验所需的±5V之间的电压。本设计采用美国NI公司生产的基于PCI总线的数据采集卡PCI-6024E,E系列产品的高级定时功能和多板同步能力,可以满足多种系统的需要,增强了数据采集系统的灵活性和适应性。主要的软件模块包括基波测量模块、基于乘法器的谐波测量模块、数据记录模块、基于FFT的谐波分析模块以及主界面模块。本系统不仅输出测得谐波幅度与基波幅度之比,而且输出各次谐波的幅度值及相位值,具有较高的测量精度。另外它具有优良的人机交换界面、操作简便易行、开发效率高、智能化程度强、性价比高、可靠性及维护性好及灵活性好等优点。最后,利用由LabVIEW用户自己设计开发的免费LabVIEW数据库访问工具LabSQL实现电力谐波测量系统数据管理,使得采集到的数据能够利用数据库进行管理,很好的提高了数据的管理功效。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 虚拟仪器及其开发平台
• 1.1.1 虚拟仪器的产生
• 1.1.2 虚拟仪器的概念
• 1.1.3 虚拟仪器的特点
• 1.1.4 虚拟仪器的分类
• 1.1.5 软件开发平台概述
• 1.2 虚拟仪器在电力参数监测中的应用
• 1.2.1 频率软跟踪
• 1.2.2 相位测量
• 1.2.3 谐波分析
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 论文的主要工作
• 1.5 本章小节
• 第二章 电网谐波分析和检测
• 2.1 电力系统谐波问题
• 2.1.1 电力系统中谐波的来源
• 2.1.2 谐波的危害
• 2.1.3 电网谐波测量的国内外发展动态
• 2.2 电力系统谐波分析
• 2.2.1 谐波的基本概念
• 2.2.2 电力谐波测量分析方法综述
• 2.3 本章小节
• 第三章 基于乘法器的谐波测量方法
• 3.1 基于乘法器的谐波测量方法原理
• 3.2 基于乘法器的谐波测量步骤
• 3.3 在虚拟仪器开发平台LabVIEW 下仿真
• 3.4 误差分析
• 3.5 本章小节
• 第四章 基于 LabVIEW的谐波测量系统
• 4.1 虚拟仪器测试系统总体设计
• 4.1.1 信号调理
• 4.1.2 数据采集卡
• 4.2 主要软件模块
• 4.2.1 信号采集模块
• 4.2.2 谐波分析模块
• 4.2.3 数据记录模块
• 4.2.4 基于FFT 的谐波分析模块
• 4.2.5 主界面的设计
• 4.3 本章小节
• 第五章 LabVIEW中数据库访问技术
• 5.1 LabVIEW 中访问数据库的方法
• 5.2 数据库访问的工具包LabSQL 简介
• 5.3 LabVIEW 中对LabSQL 的应用
• 5.3.1 将文本文件中的数据和以电子表格形式存储的数据导入数据库
• 5.3.2 在LabVIEW 中加入LabSQL
• 5.3.3 在操作系统中设置
• 5.3.4 LabSQL VIs 分类
• 5.3.5 利用LabSQL 开发的基本步骤
• 5.4 在LabVIEW 中利用LabSQL 实现数据库访问
• 5.4.1 LabSQL 实现数据库查询
• 5.4.2 LabSQL 实现数据库修改
• 5.4.3 LabSQL 实现数据库添加
• 5.4.4 LabSQL 实现数据库删除
• 5.5 本章小节
• 第六章 结论
• 6.1 总结
• 6.2 本文的创新点
• 6.3 本文不足之处
• 6.4 展望
• 参考文献
• 附表
• 攻读硕士学位期间发表的论文与科研成果
• 致谢