基于LabVIEW的暂态电能质量信号发生器

邢峰华 芦春燕

摘  要：为方便进行暂态电能质量信号的检测与分析，该文设计了一种基于LabVIEW平台的虚拟信号发生器。虚拟信号发生器能产生典型的暂态电能质量信号，它可以在LabVIEW和MATLAB平台下根据设定的参数输出各种暂态信号，为暂态电能质量的研究提供扰动的信号源，便于快速验证检测与分析方法的有效性与实用性。

关键词：暂态电能质量  信号发生器  LabVIEW  MATLAB

中图分类号：M3T9   文献标识码：A 文章编号：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

伴随工业发展，研究暂态电能质量至关重要。由于其信号不易获取，在各领域，需使用信号发生器模拟真实信号源来进行分析。然而，传统信号发生器不能充分满足此要求。因此，该文设计了一种基于LabVIEW和MATLAB的新型虚拟信号发生器。利用该仪器可轻松、快捷地产生并显示各种所需的信号波形[1-2]。

1  LabVIEW和MATLAB的混合编程

LabVIEW是NI公司推出的一种图形化编程语言，其源程序是图形化框图，它采用数据流方式编程。它可以通过MathScript节点实现与MATLAB的混合编程，在MathScript节点中执行m文件[4]，可以方便地执行数学算法，且节省运行时间。

2  信号发生器的设计思路

LabVIEW有前面板和程序框图，故信号发生器的设计需进行两方面的设计。首先，前面板的设计。前面板的设计主要考虑信号发生器的主要任务是什么，然后根据这些任务，在前面板上摆放一些控件或指示器。其次，程序框图的设计。根据所要完成的任务，在程序框图上放置一些函数，将其连接实现其功能[3]。最后，进行程序的调试，进一步确认程序的可行性，从而设计出信号发生器。

3  信号发生器的前面板的设计

前面板是用户与程序交互的窗口。前面板的主要功能是用户可以往程序中输入数据和观察输出量，在前面板中，使用了各种控件和指示器。前面板的设计，充分发挥了LabVIEW的优势[4]。信号发生器的前面板如图1所示。

4  信号发生器的程序框图的设计

该文以电压骤降信号发生器为例。电压骤降是指信号电压幅值下降到到原来的0.1～0.9，并持续时间小于1min，最后电压又恢复到正常水平的现象[3]。在程序框图中电压骤降信号是在一个正弦信号的基础上叠加一个骤降的扰动信号。骤降幅度和骤降起始时间和结束时间是可调的。该模块的程序框图如图2所示。电压骤将的数学模型是：

5  分析和比较

图3是单一使用LabVIEW设计的电压骤降信号发生器的程序框图。

和由LabVIEW和MATLAB混合编程形成的电压骤降信号发生器相比，二者实现的功能相同。但是，从直观上看，后者所占用的界面较少，节省了空间;从程序的开发时间看，由于数学算法在MATLAB中极易实现，因此，后者所使用的时间较少。

6  结语

应用LabVIEW和MATLAB混合编程设计开发的仪器，操作更加简单，功能也更强大，且所用时间少。该文设计的信号发生器不仅可以随时增加各种扰动信号的发生模块，还可以根据需要设置调整相应的参数，输出信号通过数据采集设备与被控设备相连接，可应用于暂态电能质量的研究与教学，以及暂态电能质量检测装置的验证，更好地满足用户的各种不同的需要。

参考文献

[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，高本锋，贾秀芳.基于LabVIEW的电能质量综合检测系统[J].华北电力大学学报，2006，33（2）：63-67.

[4] 岂兴明，田京京，夏宁.LabVIEW入门与实战开发100例[M].北京：电子工业出版社，2011：159-163.