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基于虚拟仪器LabVIEW技术的电能质量扰动信号发生器.docx

发布时间：2022-06-21 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.33M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    基于虚拟仪器 LabVIEW 技术的电能质量扰 动信号发生器 摘 要：为方便进行电能质量扰动信号检测与分析，本文设计了 一种基于 LabVIEW 环境的扰动信号虚拟信号发生器。发生器能产 生典型的电能质量扰动信号，包括电压骤升信号、电压骤降信号、 波动信号和暂态振动信号，可以在 LabVIEW 环境下根据设定的参 数输出上述信号，为电能质量研究提供扰动信号分析源，便于快 速验证检测与分析方法的有效性。 关键词：电能质量，信号发生器，LabVIEW 。 引言 电能质量作为一种高效清洁的能源，正以特殊商品的形式在 工农业生产和人民日常生活中扮演着越来越重要的角色。同其他 商品讲求质量一样，电网电能也有其质量要求。高质量的电能对 于保证电网和电气设备安全、经济运行，提高产品质量和保障居 民正常生活有着重要的意义。 随着电力电子装置在电力系统中的广泛应用，暂态电能质量 问题已成为众多领域关注的热点。 信号发生器作为科学实验中 比较重要的装置,被广泛地应用到电能质量领域。而对于暂态信 号难以捕捉 在教学和科研过程中,需要能模拟实际信号源的信 号发生器,传统的信号发生器不能很好满足这个要求。其次为了
    验证硬件设备，也需要信号发生器，传统的模拟信发生器一般只 能产生几种常规的波形，传统台式任意波信号发生器体积庞大、 接口不灵活、系统封闭、功能固定、价格昂贵等缺点。基于此本 文设计了一种基于 LabVIEW 的新型虚拟信号发生器。利用该仪器 可以轻松、快捷地产生并显示各种所需的信号波形。 一、信号发生器的软件设计思路： 设计一个虚拟信号发生器首先要进行前面板的设计,前面 板的设计主要需要考虑到所设计的信号发生器实现什么功能, 再根据这些功能,在控件选板中选择相应的控件,放在前面板 相应的位置上,摆放也有一定的讲究,使前面板看起来比较协 调 。 再 者 是 后 面 板 的 设 计 。 后 面 板 要用到函数模板,根据本程序需要实现的功能,在函数选板中 选择相应的函数。程序调试成功后就产生一个虚拟信号发生 器。 信号发生器的前面板设计，软件设计是虚拟函数信号发 生器设计的核心。 二、 LabVIEW 程序由两部分组成: 前面板程序和框图程序。整个程序基于多线程设计,即前 面板和系统程序各占用一个线程。虚拟函数信号发生器的前 面板如图 1 所示。前面板是用户接口,即交互式界面,用于用 户向程序中输入各种控制参数和观察输出量,在前面板中,使 用了各种仿真图标,如开关、旋钮等。前面板的设计,充分发
    挥了 LabVIEW 的特长,即建立了友好的人机操作界面,是虚拟 信号发生器的最上层。在使用中直接通过鼠标和键盘设定信 号的相关参数。使用波形显示器对输出波形进行观察和测量, 并且可以直接读出信号的幅值和频率。 图 1 电能质量信号发生器前面板
    三、系统程序设计： 本函数信号发生器的后面板框图程序主要包含四个模块: 3.1 电压骤降发生器 该模块后面板框图程序如图 2 所示。这一模块是应用波形 产生子模板中的电压骤降信号发生器。根据 EIEE1159 一 1995 标准 电压骤降是指工频电压或电流降低到 0.1pu 一 0.9Pu 之间 持续时间在 0.5 个周波到 30 个周波之间的暂态电压质 量问题。在程序框图中电压骤降信号是在一个正弦信号的基 础上叠加一骤降扰动信号。程序开始时按下开关按钮就能输 出骤降信号。骤降幅度和骤降起始时间根据要求是可调的。 图 2 电压骤降信号发生器程序框图
    3.2 电压骤升信号发生器 该模块后面板框图程序如图 3 所示。电压骤升是指供电电 压有效值上升到 1. lpu 一 1.9pu 之间，持续时间在 0.5 周波 到 30 周波之间的电压质量问题。电压骤升的程序框图和电压 骤降程序框图是类似的，这里我们不再多说。 图 3 电压骤升信号发生器程序框图
    3.3 电压波动发生器 该模块后面板框图程序如图 4 所示。电压变动(voltage change)是指供电电压在两个相邻的、持续 ls 以上的电压均 方根值之间的差值。在图 5 程序框图中 我们可以看出电压 波动是在 50HZ 正弦基波的基础上叠加一扰动正弦波 此扰动 正弦波的幅值和频率在前面板控件上设置。其中扰动正弦波 的幅值的范围是 0.1-0.2，原信号的幅值设置为 1V，频率是 0.1-0.2 倍的基波频率。 图 4 电压波动信号发生器程序框图
    3.4 暂态振荡发生器 暂态振荡是指电压或电流在其稳态条件下的一个突发的、 非电源频率的变换。且这种变化是双极性的(即有正有负)。 振荡暂态由瞬时值迅速改变极性的电压或电流组成，可有其 频谱成分、持续时间和幅值来描述。从程序框图中可以看出 暂态振荡是在一正弦波的基础上叠加一振荡扰动信号，扰 动信号可以设置相应的周期，也以设置振荡频率 幅值和相 位。 图 5 暂态振荡信号发生器程序框图
    四、信号发生器产生的四种信号 本虚拟函数信号发生器所产生的骤降信号、骤升信号、波 动信号和暂态振荡信号的前面板波形显示分别如下图 6(a)、 (b)、(c)、(d)所示。 a
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