基于LabVIEW的暫態電能質量信號發生器

邢峰華 蘆春燕

摘 ?要：為方便進行暫態電能質量信號的檢測與分析，該文設計了一種基于LabVIEW平臺的虛擬信號發生器。虛擬信號發生器能產生典型的暫態電能質量信號，它可以在LabVIEW和MATLAB平臺下根據設定的參數輸出各種暫態信號，為暫態電能質量的研究提供擾動的信號源，便于快速驗證檢測與分析方法的有效性與實用性。

關鍵詞：暫態電能質量 ?信號發生器 ?LabVIEW ?MATLAB

中圖分類號：M3T9 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）01（c）-0026-02

Abstract： To conduct detection and analysis of transient power quality signal easily， this paper design the virtual signal generation which is based on LabVIEW.， The virtual signal generation can generate typical transient power quality signals，we can output the signals on the base of setting paraments in the LabVIEW and MATLAB， whats more， it can supply the disturbance signal source so as to study transient power quality signals， finally， it contributes to verify availability and practicality of detection and analysis of methods.

Key Words： Transient power quality signal; Signal generation; LabVIEW; MATLAB

伴隨工業發展，研究暫態電能質量至關重要。由于其信號不易獲取，在各領域，需使用信號發生器模擬真實信號源來進行分析。然而，傳統信號發生器不能充分滿足此要求。因此，該文設計了一種基于LabVIEW和MATLAB的新型虛擬信號發生器。利用該儀器可輕松、快捷地產生并顯示各種所需的信號波形[1-2]。

1 ?LabVIEW和MATLAB的混合編程

LabVIEW是NI公司推出的一種圖形化編程語言，其源程序是圖形化框圖，它采用數據流方式編程。它可以通過MathScript節點實現與MATLAB的混合編程，在MathScript節點中執行m文件[4]，可以方便地執行數學算法，且節省運行時間。

2 ?信號發生器的設計思路

LabVIEW有前面板和程序框圖，故信號發生器的設計需進行兩方面的設計。首先，前面板的設計。前面板的設計主要考慮信號發生器的主要任務是什么，然后根據這些任務，在前面板上擺放一些控件或指示器。其次，程序框圖的設計。根據所要完成的任務，在程序框圖上放置一些函數，將其連接實現其功能[3]。最后，進行程序的調試，進一步確認程序的可行性，從而設計出信號發生器。

3 ?信號發生器的前面板的設計

前面板是用戶與程序交互的窗口。前面板的主要功能是用戶可以往程序中輸入數據和觀察輸出量，在前面板中，使用了各種控件和指示器。前面板的設計，充分發揮了LabVIEW的優勢[4]。信號發生器的前面板如圖1所示。

4 ?信號發生器的程序框圖的設計

該文以電壓驟降信號發生器為例。電壓驟降是指信號電壓幅值下降到到原來的0.1～0.9，并持續時間小于1min，最后電壓又恢復到正常水平的現象[3]。在程序框圖中電壓驟降信號是在一個正弦信號的基礎上疊加一個驟降的擾動信號。驟降幅度和驟降起始時間和結束時間是可調的。該模塊的程序框圖如圖2所示。電壓驟將的數學模型是：

5 ?分析和比較

圖3是單一使用LabVIEW設計的電壓驟降信號發生器的程序框圖。

和由LabVIEW和MATLAB混合編程形成的電壓驟降信號發生器相比，二者實現的功能相同。但是，從直觀上看，后者所占用的界面較少，節省了空間;從程序的開發時間看，由于數學算法在MATLAB中極易實現，因此，后者所使用的時間較少。

6 ?結語

應用LabVIEW和MATLAB混合編程設計開發的儀器，操作更加簡單，功能也更強大，且所用時間少。該文設計的信號發生器不僅可以隨時增加各種擾動信號的發生模塊，還可以根據需要設置調整相應的參數，輸出信號通過數據采集設備與被控設備相連接，可應用于暫態電能質量的研究與教學，以及暫態電能質量檢測裝置的驗證，更好地滿足用戶的各種不同的需要。

參考文獻

[1] CHENG.Zhong-hao，AIQian.Powerquality[M].Beijing：QingHuaUniversity published，2009.

[2] MathH.J.Bollen，Understanding Power Quality Problems：Voltage Sags and Interruptions[M].IEEE，Ine.，NewYork，2000：139-253.

[3] 趙成勇，高本鋒，賈秀芳.基于LabVIEW的電能質量綜合檢測系統[J].華北電力大學學報，2006，33（2）：63-67.

[4] 豈興明，田京京，夏寧.LabVIEW入門與實戰開發100例[M].北京：電子工業出版社，2011：159-163.