基于LabVIEW的諧波分析儀淺談

張東虞　胡春玲

摘 要：虛擬儀器是一種建立在當今世界先進的計算機技術、數據采集技術和通信技術基礎上，通道數、采樣頻率等的設置。而由于各種原因，本設計將利用波形發生函數模擬實際電流電壓，并進行采樣，對采樣的得到的數據進行諧波失真分析，并對比了在加窗函數前后THD，數據采集卡的工作方式、通道數、采樣頻率等的設置。而由于各種原因，本次設計將利用波形發生函數模擬實際電流電壓，并進行采樣，對采樣的得到的數據進行諧波失真分析，并對比了在加窗函數前后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行分析，較直觀地得出基波和諧波情況。

關鍵詞：FFT；虛擬儀器；諧波分析儀

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

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

如今，在全球工業高速發展的的大環境下，污染也日益嚴重，對電力系統來說也面臨著前所未有的威脅，公用電網中的諧波電壓和電流對電網的污染最為嚴重。人們也逐漸認識到了諧波對電網危害的嚴重性，如何控制諧波電壓和諧波電流將成為電力系統分析的課題之一。

1 諧波分析系統總體設計

本文研究的重點在于利用LabVIEW平臺開發基于LabVIEW的諧波分析系統。主要從硬件設計和軟件編程兩部分對系統進行設計。

1.1 硬件部分

在硬件設計中，如何提高安全性和抗干擾能力是設計的關鍵。在數據采集卡前端設計了通過隔離模塊完成接地任務，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系，從而達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生產的AD202隔離放大器，數據采集卡的工作方式、通道數、采樣頻率等的設置。而由于各種原因，本次設計將利用波形發生函數模擬實際電流電壓，并進行采樣，對采樣的得到的數據進行諧波失真分析，并對比了在加窗函數前后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，數據采集卡的工作方式、通道數、采樣頻率等的設置。而由于各種原因，本次設計將利用波形發生函數模擬實際電流電壓，并進行采樣，對采樣的得到的數據進行諧波失真分析，并對比了在加窗函數前后THD。

在計算機廣泛應用的今天，數據采集卡的工作方式、通道數、采樣頻率等的設置。

而由于各種原因，本次設計將利用波形發生函數模擬實際電流電壓，并進行采樣，對采樣的得到的數據進行諧波失真分析，并對比了在加窗函數前后THD，還有更多的實際問題要解決。

本次設計選用的數據采集卡是NI USB6251。

NI USB-6251是USBM系列的多功能數據采集卡，具有SCC信號調理功能的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數據記錄軟件和其他測量服務。

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條數字I/O（8條時鐘線）；32位計數器。

⑤用于自動探測和配置的即插即用USB；內置信號連接。

1.2 軟件部分

虛擬儀器的關鍵是：“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傳統儀器的各項功能。

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

本文設計的基于LabVIEW的諧波分析系統可分為數據采集，波形顯示，數據處理與分析。

數據采集模塊主要是通過NI數據采集卡，將信號發生器中所產生的采集后送入計算機，最后在所設計好的諧波分析界面中顯示其波形。主要包括數據采集卡的工作方式、通道數、采樣頻率等的設置。

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

2 結 語

通過對頻譜測量圖進行分析比較，基本參數設置可以發現系統測量的精確性很高。加窗函數前后THD對比，由仿真結果可以發現，加窗后的THD明顯小于加窗前。

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