基于.labview功率測(cè)量器設(shè)計(jì)

./成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名Xxx班級(jí)學(xué)號(hào)Xxxx專業(yè)通信工程課程設(shè)計(jì)題目基于labview功率測(cè)量器設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?014年7月7日.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)院信息學(xué)院專業(yè)通信工程學(xué)生姓名Xxx班級(jí)學(xué)號(hào)Xxx課程設(shè)計(jì)題目基于labview的功率測(cè)量器設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):學(xué)習(xí)LabVIEW的虛擬儀器原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技巧；掌握簡(jiǎn)單LabVIEW程序的編程實(shí)現(xiàn)；掌握簡(jiǎn)單功率測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析方法；采用LabVIEW語(yǔ)言,實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量器的設(shè)計(jì)?！?通過(guò)檢索、查資料、調(diào)查研究、確定方案、畫(huà)出組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖；〔2采用LabVIEW實(shí)現(xiàn)功率測(cè)試器系統(tǒng)；〔3系統(tǒng)調(diào)試與改進(jìn),調(diào)整系統(tǒng)參數(shù),分析系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果；〔4寫(xiě)出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:19周〔上:學(xué)習(xí)LabVIEW虛擬儀器原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技巧,掌握簡(jiǎn)單LabVIEW程序的編程實(shí)現(xiàn),掌握簡(jiǎn)單通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析方法。19周<下>:采用LabVIEW語(yǔ)言,實(shí)現(xiàn)功率測(cè)試器的設(shè)計(jì),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。指導(dǎo)教師：2014年6月27日專業(yè)負(fù)責(zé)人：2014年6月27日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：2014年6月27日.目錄1目的及基本要求12功率測(cè)試器原理12.1功率測(cè)試器組成的五部分12.2流程圖23功率測(cè)試器設(shè)計(jì)23.1功率測(cè)試器總設(shè)計(jì)方案23.2各功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)44結(jié)果及性能分析114.1運(yùn)行結(jié)果114.2性能分析12參考文獻(xiàn)12.1目的及基本要求熟悉LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境,掌握基于LabVIEW的虛擬儀器原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技巧,運(yùn)用專業(yè)課程中的基本理論和實(shí)踐知識(shí),采用LabVIEW開(kāi)發(fā)工具,實(shí)現(xiàn)功率測(cè)試器的設(shè)計(jì)。基本要求:要求產(chǎn)生同頻率的仿真電壓、電流信號(hào),它們的幅值、初相位、周期都可任意調(diào)節(jié)。將電壓,電流信號(hào)它們的幅值,初相位,周期信息送入計(jì)算機(jī),通過(guò)調(diào)節(jié)各參數(shù),可正確測(cè)量有效值、相位差和有功功率。并具有良好的可操作性和可維護(hù)性。2功率測(cè)試器原理將采集到的電壓和電流信號(hào)采樣,再通過(guò)計(jì)算有效值、視在功率等計(jì)算出的有功功率值,并顯示出波形。信號(hào)可以有兩種方式獲取,方式0是用虛擬的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào),方式1是通過(guò)采集板獲取外界信號(hào)。采用方式1時(shí),外界信號(hào)通過(guò)采集板傳到電腦會(huì)有一定的失真或誤差,這時(shí)候調(diào)整到方式0可以用同樣幅值和頻率的信號(hào)來(lái)與之對(duì)比。2.1組成功率測(cè)試器的五部分信號(hào)發(fā)生器 數(shù)據(jù)采集器相位分析器能量測(cè)試器選擇器2.2流程圖圖1功率測(cè)試器總流程圖3功率測(cè)試器的設(shè)計(jì)3.1功率測(cè)試器設(shè)計(jì)總方案如圖1,總體方案是將采集到的電壓和電流信號(hào)采樣,再通過(guò)計(jì)算有效值、視在功率等計(jì)算出有功功率,并顯示出波形。信號(hào)可以有兩種方式獲取,方式0是用虛擬的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào),方式1是通過(guò)采集板獲取外界信號(hào)。采用方式1時(shí),外界信號(hào)通過(guò)采集板傳到電腦會(huì)有一定的失真或誤差,這時(shí)候調(diào)整到方式0可以用同樣幅值和頻率的信號(hào)來(lái)與之對(duì)比?？偝绦蛴蓭讉€(gè)子程序構(gòu)成,分別是：相位分析部分、功率分析部分和選擇部分。其中選擇部分包括信號(hào)發(fā)生部分、數(shù)據(jù)采集〔DAQ部分。圖2功率測(cè)試器總前面板圖3功率測(cè)試器總后面板3.2各功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生模塊通過(guò)設(shè)定參數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)正弦波,可以同時(shí)調(diào)節(jié)它的幅值,頻率。要產(chǎn)生同頻率的一個(gè)正弦電壓信號(hào)和一個(gè)正弦電流信號(hào),可使用sinewave.vi節(jié)點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生正弦波,尤其注意器輸入頻率=信號(hào)頻率/采樣頻率。前面板見(jiàn)圖4。其后面板設(shè)計(jì)見(jiàn)圖5。圖4信號(hào)發(fā)生模塊前面板圖5信號(hào)發(fā)生模塊后面板〔2數(shù)據(jù)采集模塊這部分用來(lái)采集信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的電壓、電流信號(hào)。采集信號(hào)后在上進(jìn)行顯示,顯示出其信號(hào)波形以及瞬時(shí)值。圖6數(shù)據(jù)采集模塊前面板圖7數(shù)據(jù)采集模塊后面板相位分析模塊DAQ數(shù)據(jù)采集通道的數(shù)據(jù)輸入,使用FFT函數(shù)即FFTSpectrum<Mag-Phase>.vi進(jìn)行傅里葉變換,將信號(hào)由時(shí)域變換到頻域,得到該信號(hào)的幅度譜和相位譜。通過(guò)對(duì)FFTSpectrum<Mag-Phase>函數(shù)的view參數(shù)設(shè)置,使輸出的信號(hào)的相位單位為度。從輸出的簇中。提取數(shù)組,對(duì)數(shù)組進(jìn)行運(yùn)算,得到兩同頻率信號(hào)的相位差。圖8相位分析模塊前面板圖9相位分析模塊后面板能量測(cè)試機(jī)模塊這部分涉及較多的計(jì)算,如電壓、電流的有效值,瞬時(shí)功率、有功功率等。我們知道電壓和電流的有效值分別為：,這可以用CycleAverageandRms.vi檢測(cè)出電壓和電流周期波形的均方根,即電壓和電流的有效值,分別記為U和I。根據(jù)在單相交流電中,視在功率S=電壓有效值U*電流有效值I,求出視在功率。而總功率=視在功率×功率因數(shù)。前面板圖見(jiàn)圖10,后面板見(jiàn)圖11。圖10能量測(cè)試機(jī)模塊前面板圖11功率測(cè)試器模塊后面板選擇模塊據(jù)課題要求,需要分別產(chǎn)生一次模擬的電壓和電流信號(hào)和使用數(shù)據(jù)采集卡采集一次電壓電流信號(hào),故使用了選擇結(jié)構(gòu)來(lái)選擇是使用何種方式來(lái)產(chǎn)生需要進(jìn)行功率測(cè)試的信號(hào)。圖12為該部分的前面板,"0,Default"為產(chǎn)生模擬信號(hào),使用了信號(hào)產(chǎn)生部分作為子程序,而"1"為使用DAQ采集信號(hào),使用了DAQ部分作為子程序。圖13為該部分的后面板。圖12選擇模塊前面板圖13選擇模塊后面板〔0方式與1方式4結(jié)果及性能分析4.1運(yùn)行結(jié)果〔1模擬信號(hào)輸入選擇方式0時(shí),通過(guò)虛擬的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)直接讀入虛擬儀器。這樣就能得到非常精確的功率數(shù)據(jù)和圖形。圖14模擬信號(hào)輸入的功率波形及數(shù)據(jù)采集信號(hào)輸入選擇方式1時(shí),外接函數(shù)信號(hào)發(fā)生器將信號(hào)輸入到信號(hào)采集卡中,再?gòu)臄?shù)據(jù)采集卡將信號(hào)讀入虛擬儀器。由于是從外接入信號(hào),所以有一定的誤差,函數(shù)信號(hào)就不是非常精確,所以最后的功率圖也是有誤差的。圖15采集信號(hào)輸入的功率波形及數(shù)據(jù)4.2性能分析當(dāng)輸入信號(hào)為模擬信號(hào)時(shí),將采樣點(diǎn)數(shù),采樣頻率以及信號(hào)頻率的數(shù)值輸入,再將電流及電壓的幅值與初始相位輸入后運(yùn)行程序,即可得出功率因數(shù),相位差,有功功率及電流和電壓有效值。并可得到采樣電流、采樣電壓、瞬時(shí)功率的波形圖。當(dāng)輸入信號(hào)為采集信號(hào)時(shí),將采樣點(diǎn)數(shù),采樣頻率以及信號(hào)頻率的數(shù)值輸入,再將電流及電壓的幅值與初始相位輸入后運(yùn)行程序,即可得出功率因數(shù),相位差,有功功率及電流和電壓有效值。并可得到采樣電流、采樣電壓、瞬時(shí)功率的波形圖。參考文獻(xiàn)[1]王福明,于麗霞,劉吉,等.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與虛擬儀器.XX：XX電子科技大學(xué)出版社,2009[2]秦豐,狄瑞坤,歐陽(yáng)珍.基于圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW的虛擬儀器開(kāi)發(fā).《機(jī)床與液壓》2004.No.18[3]張愛(ài)平.LabVIEW入門與虛擬儀器.北京：電子工業(yè)