基于LabVIEW的暫態(tài)電能質(zhì)量信號發(fā)生器

邢峰華 蘆春燕

摘 ?要：為方便進行暫態(tài)電能質(zhì)量信號的檢測與分析，該文設(shè)計了一種基于LabVIEW平臺的虛擬信號發(fā)生器。虛擬信號發(fā)生器能產(chǎn)生典型的暫態(tài)電能質(zhì)量信號，它可以在LabVIEW和MATLAB平臺下根據(jù)設(shè)定的參數(shù)輸出各種暫態(tài)信號，為暫態(tài)電能質(zhì)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(guān)鍵詞：暫態(tài)電能質(zhì)量 ?信號發(fā)生器 ?LabVIEW ?MATLAB

中圖分類號：M3T9 ? 文獻標(biāo)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(yè)發(fā)展，研究暫態(tài)電能質(zhì)量至關(guān)重要。由于其信號不易獲取，在各領(lǐng)域，需使用信號發(fā)生器模擬真實信號源來進行分析。然而，傳統(tǒng)信號發(fā)生器不能充分滿足此要求。因此，該文設(shè)計了一種基于LabVIEW和MATLAB的新型虛擬信號發(fā)生器。利用該儀器可輕松、快捷地產(chǎn)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(shù)據(jù)流方式編程。它可以通過MathScript節(jié)點實現(xiàn)與MATLAB的混合編程，在MathScript節(jié)點中執(zhí)行m文件[4]，可以方便地執(zhí)行數(shù)學(xué)算法，且節(jié)省運行時間。

2 ?信號發(fā)生器的設(shè)計思路

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

3 ?信號發(fā)生器的前面板的設(shè)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(shù)據(jù)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(shè)計，充分發(fā)揮了LabVIEW的優(yōu)勢[4]。信號發(fā)生器的前面板如圖1所示。

4 ?信號發(fā)生器的程序框圖的設(shè)計

該文以電壓驟降信號發(fā)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(xù)時間小于1min，最后電壓又恢復(fù)到正常水平的現(xiàn)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(chǔ)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(jié)束時間是可調(diào)的。該模塊的程序框圖如圖2所示。電壓驟將的數(shù)學(xué)模型是：

5 ?分析和比較

圖3是單一使用LabVIEW設(shè)計的電壓驟降信號發(fā)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(fā)生器相比，二者實現(xiàn)的功能相同。但是，從直觀上看，后者所占用的界面較少，節(jié)省了空間;從程序的開發(fā)時間看，由于數(shù)學(xué)算法在MATLAB中極易實現(xiàn)，因此，后者所使用的時間較少。

6 ?結(jié)語

應(yīng)用LabVIEW和MATLAB混合編程設(shè)計開發(fā)的儀器，操作更加簡單，功能也更強大，且所用時間少。該文設(shè)計的信號發(fā)生器不僅可以隨時增加各種擾動信號的發(fā)生模塊，還可以根據(jù)需要設(shè)置調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，輸出信號通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備與被控設(shè)備相連接，可應(yīng)用于暫態(tài)電能質(zhì)量的研究與教學(xué)，以及暫態(tài)電能質(zhì)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(zhì)量綜合檢測系統(tǒng)[J].華北電力大學(xué)學(xué)報，2006，33（2）：63-67.

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