基于LabVIEW的非整周期采样及谐波分析的算法设计
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摘要
随着电力电子技术的快速发展,各种电力电子装置在电力系统中的应用也越来越广泛,由此带来的谐波问题日趋严重,对电气使用环境产生很大的影响。新的测试项目和要求也不断的提出。建立一种高精度的自动化程度高的测试手段变得十分重要。
虚拟仪器是全新概念的新一代测量仪器。自1987年诞生以来,这一技术与前几代测试仪器相比,以前所未有的速度迅速发展,虚拟仪器正在逐渐成为测试领域的发展方向。
本文介绍了虚拟仪器的概念,并采用计算机、数据采集卡等硬件与labVIEW平台相结合进行非整周期采样与谐波测试分析算法设计。主要介绍了采样理论,并从傅立叶级数出发,详细讨论了采样与谐波分析的数学基础。论述了经典的谐波分析方法—DFT与FFT。文章讨论了同步采样、准同步采样二种常见采样方法的特点。重点研究了基于LabVIEW非整周期采样及谐波分析算法,并对三种采样和谐波分析的效果及优缺点进行比较。
实验表明:选择非整周期采样算法进行谐波分析,在存在一定的同步偏差、对实时性要求较高的中频发电机系统中,具有较好的效果。利用计算机与LabVIEW软件开发平台等资源,大大的提高了系统的测试精度。
As power electronic technology developments rapidly, various power electronic devices have widespreadly been used in power system, bringing increasingly severe harmonics problems and exerting tremendous influence on electrical use environment. New test projects and demands also have been proposed constantly. So it becomes extremely important to establish one kind of test means with high accuracy and high automaticity.
The virtual instrument is new generation of measurement equipment.with brand-new concept. since 1987, this technology developments rapidly at the unprecedented speed compared with the previous several generation of measuring instrument. The virtual instrument is gradually becoming development trend in test domain.
This article introduces the virtual instrument concept, and designes on harmonics test analysis and sampling of non-complete period by combining hardware such as computer and data acquisition card with the labVIEW platform.It introduces the sampling theory, and discusses mathematics foundation of sampling and the harmonics analysis in detail on the Fourier's series and Elaborated classics harmonics analysis method - DFT and FFT. This article has mainly discusses the characteristics of two common sampling methods which includes synchronized sampling and the standard sampling.Focuses on the research of the algorithm design on harmonics analysis and sampling of non-complete period based on LabVIEW and compares the their result and advantages and disadvantages of three samplings and harmonics analysis.
The experiment indicates that selecting sampling algorithm of non-complete period to analysize harmonics has better effect under synchronous error and medium frequency generator system with high real-time.It greatly enchanced the test accuracy of system using resources such as computers and LabVIEW software development platform and so on.
虚拟仪器是全新概念的新一代测量仪器。自1987年诞生以来,这一技术与前几代测试仪器相比,以前所未有的速度迅速发展,虚拟仪器正在逐渐成为测试领域的发展方向。
本文介绍了虚拟仪器的概念,并采用计算机、数据采集卡等硬件与labVIEW平台相结合进行非整周期采样与谐波测试分析算法设计。主要介绍了采样理论,并从傅立叶级数出发,详细讨论了采样与谐波分析的数学基础。论述了经典的谐波分析方法—DFT与FFT。文章讨论了同步采样、准同步采样二种常见采样方法的特点。重点研究了基于LabVIEW非整周期采样及谐波分析算法,并对三种采样和谐波分析的效果及优缺点进行比较。
实验表明:选择非整周期采样算法进行谐波分析,在存在一定的同步偏差、对实时性要求较高的中频发电机系统中,具有较好的效果。利用计算机与LabVIEW软件开发平台等资源,大大的提高了系统的测试精度。
As power electronic technology developments rapidly, various power electronic devices have widespreadly been used in power system, bringing increasingly severe harmonics problems and exerting tremendous influence on electrical use environment. New test projects and demands also have been proposed constantly. So it becomes extremely important to establish one kind of test means with high accuracy and high automaticity.
The virtual instrument is new generation of measurement equipment.with brand-new concept. since 1987, this technology developments rapidly at the unprecedented speed compared with the previous several generation of measuring instrument. The virtual instrument is gradually becoming development trend in test domain.
This article introduces the virtual instrument concept, and designes on harmonics test analysis and sampling of non-complete period by combining hardware such as computer and data acquisition card with the labVIEW platform.It introduces the sampling theory, and discusses mathematics foundation of sampling and the harmonics analysis in detail on the Fourier's series and Elaborated classics harmonics analysis method - DFT and FFT. This article has mainly discusses the characteristics of two common sampling methods which includes synchronized sampling and the standard sampling.Focuses on the research of the algorithm design on harmonics analysis and sampling of non-complete period based on LabVIEW and compares the their result and advantages and disadvantages of three samplings and harmonics analysis.
The experiment indicates that selecting sampling algorithm of non-complete period to analysize harmonics has better effect under synchronous error and medium frequency generator system with high real-time.It greatly enchanced the test accuracy of system using resources such as computers and LabVIEW software development platform and so on.
引文
[1] 文辉.贾光辉.自动控制原理[M].第二版.北京:机械工业出版社,2002,2-22
[2] 潘文.钱俞寿,周鄂. 基于加窗插值 FFT 的电力谐波测量理论(Ⅰ)窗函数研 究[J]. 电工技术学报,1994,(1),50-54.
[3] 戴先中.准同步采样中的几个理论与实际问题[J].仪器仪表学报.1986, 7(2), 34-37
[4] 张建秋,陶然,沈毅,邸丽敏.非整周期采样应用于周期信号的谐波分析[J]. 仪器仪表学报.1995,27(6),99-103
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[6] 江亚群.谐波环境下电参量微机测量技术的研究[D].长沙:湖南大学,2000.
[7] 娄本刚,刘永清,吴今培. 虚仪仪器在电力系统谐波测量中的应用[J]. 计算机自动测量与控制,2000,8(5),2-28.
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