课程设计---谐波测量分析系统设计

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1、 1 虚拟仪器技术课程设计任务书虚拟仪器技术课程设计任务书( (三三) ) 题目：谐波测量分析系统设计 一、课程设计任务 随着科学技术的发展， 各种电子产品在电力系统中得到大量应用， 特别是各种非线性负 载包括可控整流传动装置及高压直流输电系统的投入，以及各种电力电子装置在电力系统、 工业、交通及家庭中的应用日益广泛，理想电力系统的近似程度变差，直接表现是电网中的 电压和电流波形产生周期性畸变。电网中除了与供电电源同频率的正弦量(称为基波分量)以 外，还出现了一系列大于基波频率整倍数的正弦波分量(高次谐波分量)。这一系列正弦分量 统称为电力谐波。当电网中存在的谐波成分超过一定指标，轻者增加能耗

2、，缩短设备运行寿 命，重则造成停电事故，直接影响安全生产。所以，对电网中谐波含量准确的测量，确切掌 握电网中谐波的实际状况，对于防止谐波危害、维护电网的安全运行是十分必要的。 LabVIEW 具有强大的信号分析与数学运算功能，在它的数学分析库中包含了数以百计 的 VI 程序，能够进行各种时域与频域信号分析。 本课题通过虚拟仪器 LabVIEW 图形化软件开发平台， 设计一种谐波测量分析系统。 本课 题中系统的功能实现采用虚拟仪器技术的思想，选择开放式的 LabVIEW 虚拟仪器软件开发 平台， 将 LabVIEW 软件引入到谐波测量分析系统中， 能模拟测量低压配电系统的基波电流， 基波频率，总

3、畸变率 THD、thd，231 次各次谐波电流含有率等参数。具体指标与要求如 下： (一) 要求设计一个通道的正弦信号发生器以模拟实际电流，具体要求为： 1、频率范围：0.001Hz100KHz； 2、幅值：0200A，可选； 3、直流偏置：0100V，可选； 4、可调整幅值、相位、频率；调整后无须重新启动（提示：用循环结构） ； 5、在产生的信号中可以加入高斯噪声。 (二) 谐波测量分析系统能模拟测量低压配电系统的基波电流，基波频率，总畸变率 THD、 thd，231 次各次谐波电流含有率、直流含量等参数。 (三) 谐波测量分析系统可以对产生的正弦信号进行频谱分析，得到相关的频谱图。 （四）

4、 所有测量分析的参数都要在系统前面板中进行显示， 所产生的正弦信号及其频谱图要 求分别进行波形显示。 谐波分析原理：谐波分析原理： 对于周期为 0 /2T的电流谐波信号进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频 2 率相同的电流分量，还得到一系列大于电网基波频率的电流分量，如下式所示： 1 00 )sin()( n nn tnIIti，(3,2,1n) (1) 其中，)sin( 0nn tnI称为n次电流谐波， n I称为n次电流谐波的幅值，谐波频率 与基波频率的比值( 1 / ffn n )称为谐波次数。 求模拟信号连续频谱的一般方法是对它做傅立叶变换： dtetii tj )()( (2) 用数字方法实现傅立叶变换的数学基础是离散傅立叶变换(DFT)。离散傅立叶变换的数 学表达式为 1,2, 1 ,0,)( 1 0 2 NneiII N i N ni j n (3) 电流总畸变率TDH和thd： f u n d n n I I T H