基于labview的功率分析儀的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題 目 基于LabVIEW的功率分析儀的設(shè)計(jì)</p><p>　　院（系） 電子工程與電氣自動化學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 電子信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　論文字?jǐn)?shù) </p><p>　　完成日期:2012年 6 月 9 日<

3、;/p><p>　　基于LabVIEW的功率分析儀的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　LabVIEW是由美國國家儀器公司所開發(fā)的一種基于G語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。誕生于1986年，是一種圖形化虛擬儀器編程語言。功率分析儀，主要用來測量馬達(dá)、發(fā)動機(jī)、變壓器、電機(jī)等功率轉(zhuǎn)換裝置的總效率和電機(jī)效率，目前被廣泛用于

4、混合動力電動電動車、汽車，太陽能發(fā)電，燃料電池和風(fēng)力發(fā)電。本課題通過虛擬功率分析儀的設(shè)計(jì)，了解使用基于Labview進(jìn)行虛擬儀器編程的方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。主要實(shí)現(xiàn)方法是對同頻率的正弦電壓和正弦電流的有效值，相位差及其功率和瞬時(shí)功率進(jìn)行測試和顯示，實(shí)現(xiàn)對電壓信號和電流信號的功率譜分析，對視在功率、有功功率、無功功率的測量。LabVIEW虛擬儀器可以克服傳統(tǒng)儀器測量成本高、準(zhǔn)確度低、擴(kuò)展性差的缺點(diǎn)，具有良好的可操作性和可維護(hù)性。</p&g

5、t;<p>　　關(guān)鍵字：LabVIEW；虛擬儀器；功率分析</p><p>　　Designing of Power Analyzer Based on LabVIEW</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　LabVIEW is a developed by American National

6、Instruments Corporation development tool G language based on virtual instrument software.Born in 1986, is a kind of graphical virtual instrument programming language.Power analyzer, mainly to the total efficiency and mot

7、or efficiency measurement of motor, transformer, motor, motor power conversion device,It is widely used in electric vehicles, hybrid electric vehicle, fuel cell and solar power, wind power generation.This topic through t

8、he design of vir</p><p>　　Key Words:Labview; virtual instrument;power analysis</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1. LabVIEW概述

9、2</p><p>　　1.1 LabVIEW與G語言2</p><p>　　1.2 虛擬儀器的基本概念2</p><p>　　1.3 LabVIEW軟件的特點(diǎn)3</p><p>　　1.4 Labview中的基本概念3</p><p>　　1.4.1 VI的概念3</p><p>　

10、　1.4.2框圖程序4</p><p>　　2. LabVIEW功率分析儀基礎(chǔ)4</p><p>　　2.1 虛擬功率分析儀參數(shù)及基本結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.2 LabVIEW中功率分析儀功能函數(shù)[4]5</p><p>　　2.2.1 正弦信號發(fā)生器5</p><p>　　2.2.2 幅值和電平測量

11、6</p><p>　　2.2.3 功率譜7</p><p>　　2.2.4 公式節(jié)點(diǎn)7</p><p>　　2.3 LabVIEW功率分析儀設(shè)計(jì)步驟8</p><p>　　2.3.1整體的設(shè)計(jì)框架就是while循環(huán)結(jié)構(gòu)[5]8</p><p>　　2.3.2設(shè)計(jì)總方案8</p><p&

12、gt;　　3. LabVIEW功率分析儀功能實(shí)現(xiàn)9</p><p>　　3.1 各部分電路功能9</p><p>　　3.2 程序設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3 程序運(yùn)行結(jié)果11</p><p><b>　　結(jié)論13</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14&l

13、t;/b></p><p><b>　　致謝15</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)是基于Labview的功率分析儀的設(shè)計(jì)，LabVIEW是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境）

14、的英文縮寫，這是一種基于圖形化的計(jì)算機(jī)編程語言，是由美國國家儀器公司（National Instrument簡稱NI公司）研制開發(fā)的一種圖形化的編程語言，作為一種用“圖標(biāo)”代替“寫程序文本”的語言，LabVIEW又稱作G語言。</p><p>　　美國國家儀器公司NI（National Instruments）提出的虛擬測量儀器（VI）概念，它是現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和儀器系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，使得計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和儀器技術(shù)

15、融合在一起，“虛擬”的含義主要是強(qiáng)調(diào)軟件在儀器中的作用，體現(xiàn)了虛擬儀器與主要通過硬件實(shí)現(xiàn)各種功能的傳統(tǒng)儀器的不同，是當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助測試領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù)，開創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河[1]。</p><p>　　1986年以來，不管是初學(xué)的新手還是有豐富經(jīng)驗(yàn)的程序員，虛擬儀器（Virtual Instrument）在各種不同的工程測量和信號處理及控制的用戶中廣受歡迎，這都?xì)w功于其達(dá)到傳統(tǒng)儀器無法比擬的結(jié)果。虛擬

16、儀器的圖形化數(shù)據(jù)流編程順序，程序框圖里節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)的流向反映了程序的執(zhí)行流程順序，同時(shí)圖形化的用戶界面直觀地顯示數(shù)據(jù)，讓我們能夠方便地查看、修改和控制輸入數(shù)據(jù)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)要求產(chǎn)生同頻率的仿真電壓，電流信號，它們的振幅，初相位，周期均可任意調(diào)節(jié)，正確測量有效值，相位差和有功功率</p><p>　　1. LabVIEW概述</p><p>　　1

17、.1 LabVIEW與G語言</p><p>　　LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering）,即實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境，是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。和Perl、Visual C++、Delphi、Visual Basic等文本型程序代碼的程序語言不一樣的是，LabVIEW是一種利用圖形化的結(jié)構(gòu)框圖構(gòu)建程序代碼的語言，所以，運(yùn)用這種圖

18、形化的語言編程時(shí)，基本不用寫文本行程序代碼，取代的是使用連線、圖標(biāo)構(gòu)成的流程圖表。LabVIEW是一種面向最終用戶的編程平臺，它不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼，提供了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和儀器編程的便捷方法。使用它進(jìn)行測試、原理設(shè)計(jì)、研究并且實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)的功能時(shí)，因而可以促進(jìn)提高工作效率。</p><p>　　LabVIEW是一個(gè)圖形編程虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，它集中了圖形化編程方式的靈活性與高性能以及數(shù)據(jù)采集、

19、控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)表示等功能，能為數(shù)據(jù)顯示、測量分析、數(shù)據(jù)采集和儀器控制等各種實(shí)際應(yīng)用提供因要的開發(fā)平臺，所以，LabVIEW環(huán)境可以縮短應(yīng)用程序開發(fā)時(shí)間和項(xiàng)目成本幫助程序員們促進(jìn)工作效率。</p><p>　　當(dāng)我們厭煩于對于文本模式編程語言，陷入數(shù)組、函數(shù)、表達(dá)式、指針以及對象、繼承、封裝等枯燥的概念和代碼中時(shí)，我們急切的需求一種層次清晰、簡單易用、代碼直觀而且功能強(qiáng)大的編程方法，G語言就是一種這樣的新穎的

20、編程，而LabVIEW則是G語言的新穎的編程方法的代表。LabVIEW基于G語言的基本特征——用軟件模塊和流程方框圖產(chǎn)生塊狀程序，編程就像是設(shè)計(jì)電路圖一樣[2]。</p><p>　　1.2 虛擬儀器的基本概念</p><p>　　虛擬儀器(Visual Instrument)是一種基于計(jì)算機(jī)的儀器，計(jì)算機(jī)和儀器有兩種結(jié)合方式。一是計(jì)算機(jī)裝入儀器：最典型的是智能化的儀器，這類儀器隨著計(jì)算機(jī)

21、功能的強(qiáng)大和體積的縮小，目前已出現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的儀器。二是儀器裝入計(jì)算機(jī)：虛擬儀器主要是指這種方式，它是以計(jì)算機(jī)硬件以及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。</p><p>　　虛擬儀器利用計(jì)算機(jī)顯示器（CRT）的顯示功能模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出檢測結(jié)果；利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運(yùn)算，分析，處理，由I/O接口設(shè)備完成信號的采集，測量與調(diào)理，從而完成各種調(diào)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。&l

22、t;/p><p>　　虛擬儀器中硬件僅僅是解決信號的輸入/輸出的方法和軟件賴以生存，運(yùn)行的物理環(huán)境，軟件才是整個(gè)儀器的核心構(gòu)件。它由計(jì)算機(jī)，模塊化功能硬件和應(yīng)用軟件三大部分組成。</p><p>　　目前已有多種虛擬儀器的軟件開發(fā)工具，一是文本式編程語言：如C,Visual C++，Visual Basic，Labwindows/CVI等。二是圖形化編程語言：本文介紹的NI公司的Labview

23、,HP公司的VEE,Capital Equipment公司的Testpoint2.0和HEM公司的Snap-Master等。</p><p>　　1.3 LabVIEW軟件的特點(diǎn)</p><p>　　Labview運(yùn)用圖形化的編程方式，設(shè)計(jì)者無需寫任何文本格式的代碼，是真正的工程師的語言；提供了豐富的數(shù)據(jù)采集，分析及存儲的庫函數(shù)；既提供了傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點(diǎn)，單步運(yùn)行，同時(shí)提供有

24、獨(dú)到的高亮執(zhí)行工具，使程序動畫式運(yùn)行，利于設(shè)計(jì)者觀察程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷；32 bit的編譯器編譯生成32bit的編譯程序，保證用戶數(shù)據(jù)采集，量方案的高速執(zhí)行。利用Labview,可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，Labview提供了Windows,UNIX,Linux等多種版本；囊括了DAQ，GPIB,PXI,VXI,RS-232/485在內(nèi)的各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)；提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行連接的機(jī)制，

25、如DLLS（連接庫），DDE（共享庫),ActiveX等；強(qiáng)大的Internet功能，支持常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程測控儀器的開發(fā)。</p><p>　　1.4 Labview中的基本概念</p><p>　　1.4.1 VI的概念</p><p>　　利用LabVIEW開發(fā)出的圖形化應(yīng)用編程環(huán)境被稱作VI（Virtual Instrument的英文簡稱，即虛擬儀

26、器）。VI是由框圖、圖標(biāo)以及連線構(gòu)成的應(yīng)用軟件程序，Labview應(yīng)用程序以.VI后綴，由Front Panel（前面板）、Block Diagram（框圖或流程圖程序）以及圖標(biāo)/連接器（Icon）三部分構(gòu)成。</p><p>　　前面板是應(yīng)用程序的主界面，是人機(jī)交互的窗口，主要由Indicators（顯示量）和Controls（控制量）組成。在程序運(yùn)行時(shí)，用戶通過使用控制量（例如用戶輸入數(shù)據(jù)的開關(guān)以及一些文本框

27、、按鈕等）控制程序和輸入數(shù)據(jù)的運(yùn)行，而顯示量（例如顯示波形的示波器控件等）則主要用于顯示程序運(yùn)行的結(jié)果。如果將一個(gè)VI程序比作一臺儀器，那么，顯示量則是儀器的顯示窗口，用于顯示經(jīng)過處理、程序分析后的結(jié)果，而控制量是儀器的數(shù)據(jù)輸入端口的控制開關(guān)，用于給程序提供控制信號和輸入數(shù)據(jù)。</p><p>　　若是把VI的前面板比作一臺儀器的操作面板，用于信號的結(jié)果的顯示、輸入以及儀器控制的運(yùn)行，那么后面板就是儀器中的電路原

28、件和電路板，主要對信號進(jìn)行處理和分析[1]。</p><p><b>　　1.4.2框圖程序</b></p><p>　　每一個(gè)程序前面板都對應(yīng)著一段框圖程序?？驁D程序用Labview圖形編程語言編寫，可以理解為傳統(tǒng)程序的源代碼。框圖程序由端口，節(jié)點(diǎn)，圖框和連線四種元素構(gòu)成。</p><p>　　端口是框圖程序與前面板的控制件和指示器間傳遞數(shù)據(jù)

29、的起點(diǎn)與終點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)程序功能的基本單元，它具有輸入和輸出端口，在程序運(yùn)行時(shí)完成一定操作。圖標(biāo)是LabVIEW作為G語言這種圖形化的編程語言的特點(diǎn)之一，是圖形化的函數(shù)、變量、常量，以及Express VIs和VIs。一般情況下，LabVIEW中的每一個(gè)圖標(biāo)至少都有一個(gè)端口，用來向其他圖標(biāo)傳輸數(shù)據(jù)。</p><p>　　連線是圖標(biāo)的數(shù)據(jù)端口之間的數(shù)據(jù)通道，這等同于一般程序中的賦值語句。數(shù)據(jù)是單向流動的，從“源數(shù)據(jù)

30、端口”往一個(gè)或多個(gè)“目的數(shù)據(jù)端口”流動。不同的線型表示著不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型。在屏幕上，不同數(shù)據(jù)類型不同的顏色標(biāo)注。</p><p>　　框圖是用來實(shí)現(xiàn)LabVIEW中的流程順序。例如條件分支控制、順序控制和循環(huán)控制等，程序員使用它們控制著VI程序的執(zhí)行順序方式。在LabVIEW中，框圖的使用是保證其結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)運(yùn)行的最重要手段。</p><p>　　2. LabVIEW功率分析儀基礎(chǔ)&

31、lt;/p><p>　　2.1 虛擬功率分析儀參數(shù)及基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　視在功率：測得的正弦電壓和電流有效值得乘積，即S=UI</p><p>　　相位差：通常用φ表示，是兩個(gè)頻率相同的交流電相位的差, 功率因數(shù)： 用λ表示，λ=cosφ</p><p>　　(3）有功功率：指一端口實(shí)際消耗的功率，在正弦波中，電路的有功功率就是

32、其平均功率P=UIcosφ，無功功率：Q=UIcosφ</p><p>　?。?）瞬時(shí)功率：正弦波任一時(shí)刻的電流與電壓的乘積</p><p>　　2.2 LabVIEW中功率分析儀功能函數(shù)[4]</p><p>　　2.2.1 正弦信號發(fā)生器</p><p>　　圖2-1 正弦波功能引腳圖</p><p>　　如圖2-

33、1所示，以下介紹各端口的功能。</p><p>　　重置相位確定正弦波的初始相位。默認(rèn)值為TRUE。如重置相位的值為TRUE，LabVIEW將把初始相位設(shè)置為相位輸入。如重置相位的值為FALSE，LabVIEW將把正弦波的初始相位設(shè)置為上一次VI執(zhí)行時(shí)相位輸出的值。</p><p>　　采樣是正弦波的采樣數(shù)。默認(rèn)值為128。</p><p>　　幅值是正弦波的幅值。

34、默認(rèn)值為1.0。</p><p>　　頻率是正弦波的頻率，單位為周期/采樣的歸一化單位。默認(rèn)值為1周期/128采樣或7.8125E–3周期/采樣。</p><p>　　相位輸入是重置相位的值為TRUE時(shí)正弦波的初始相位，以度為單位。</p><p>　　正弦波是輸出的正弦波。</p><p>　　相位輸出是正弦波下一個(gè)采樣的相位，以度為單位。

35、</p><p>　　錯(cuò)誤返回VI的任意錯(cuò)誤或警告。如將錯(cuò)誤連線至錯(cuò)誤代碼至錯(cuò)誤簇轉(zhuǎn)換VI，錯(cuò)誤代碼或警告可轉(zhuǎn)換為錯(cuò)誤簇。</p><p><b>　　正弦波詳細(xì)信息</b></p><p>　　如序列Y表示正弦波，正弦波VI根據(jù)下列等式生成一個(gè)信號。</p><p>　　yi = a*sin(phase[i])<

36、/p><p>　　i = 0, 1, 2,.., n-1，其中，</p><p><b>　　a是幅值，</b></p><p>　　相位[i] = 初始相位 + 頻率*360*i，</p><p>　　頻率是以歸一化周期/采樣為單位的頻率，</p><p>　　如重置相位為TRUE，則初始相位是相位

37、輸入。</p><p>　　如重置相位為FALSE，則初始相位是上一次執(zhí)行的相位輸出。</p><p>　　“正弦波”VI可重入，所以可使用該VI模擬從正弦波函數(shù)生成器進(jìn)行連續(xù)采集。如輸入控件重置相位為FALSE，則此后對正弦波VI的調(diào)用將產(chǎn)生含有下個(gè)采樣的輸出正弦波數(shù)組。該VI在下次執(zhí)行時(shí)，將相位輸出作為新的相位輸入。</p><p>　　2.2.2 幅值和電平測

38、量</p><p>　　圖2-2 幅值和電平測量功能引腳圖</p><p>　　如圖2-2所示，以下介紹各端口的功能。</p><p>　　信號：包含一個(gè)或多個(gè)輸入信號。</p><p>　　重新開始平均：指定是否重新開始選定的平均過程。默認(rèn)值為FALSE。第一次調(diào)用Express VI時(shí)，平均過程會自動開始。勾選平均復(fù)選框后將出現(xiàn)輸入端。&

39、lt;/p><p>　　錯(cuò)誤輸入（無錯(cuò)誤）：說明VI或函數(shù)運(yùn)行前發(fā)生的錯(cuò)誤。</p><p>　　直流：采集信號的直流分量。</p><p>　　最大峰：測量信號的最高正峰值。</p><p>　　輸入信號：顯示輸入信號。若將數(shù)據(jù)連Express VI后運(yùn)行，輸入信號將會顯示實(shí)際數(shù)據(jù)。如關(guān)閉后再打開Express VI，輸入信號將顯示示例數(shù)據(jù)，直

40、到再次運(yùn)行VI。</p><p><b>　　2.2.3 功率譜</b></p><p>　　圖2-3 功率譜功能引腳圖</p><p>　　如圖2-3所示，以下介紹各端口的功能。</p><p><b>　　X是輸入序列。</b></p><p>　　功率譜返回X的雙邊功率

41、譜。如輸入信號以伏特為單位(V)，功率譜的單位為伏特－rms平方(Vrms2)。如輸入信號不是以伏特為單位，則功率譜的單位為輸入信號單位－rms平方。</p><p>　　錯(cuò)誤返回VI的任意錯(cuò)誤或警告。如將錯(cuò)誤連線至錯(cuò)誤代碼至錯(cuò)誤簇轉(zhuǎn)換VI，錯(cuò)誤代碼或警告可轉(zhuǎn)換為錯(cuò)誤簇。</p><p><b>　　功率譜詳細(xì)信息</b></p><p>　　

42、函數(shù)x(t)的功率譜 Sxx(f)定義為Sxx(f) = X*(f)X(f) = |X(f)|2，</p><p>　　其中X(f) = F{x(t)}，X* (f)是X(f)的復(fù)共扼。</p><p>　　“功率譜”VI根據(jù)FFT和DFT例程計(jì)算功率譜</p><p>　　其中Sxx表示輸出序列功率譜，n是輸入序列X中的采樣數(shù)。</p><p&

43、gt;　　當(dāng)輸入序列X的采樣數(shù)n為一個(gè)有效的2的冪</p><p><b>　　n = 2m</b></p><p>　　m = 1, 2, 3, …, 23,</p><p>　　“功率譜”VI以快速基2FFT算法計(jì)算實(shí)數(shù)值序列的快速傅立葉變換并縮放幅度平方。該VI以FFT可計(jì)算的最大功率譜為223(8,388,608或8M)。</p&

44、gt;<p>　　當(dāng)輸入序列X中的采樣數(shù)不是一個(gè)有效的2的冪而是可分解因子的小質(zhì)數(shù)的積時(shí)，“功率譜”VI以高效DFT算法計(jì)算實(shí)數(shù)值序列的離散傅立葉變換并縮放幅度平方。VI以快速DFT可計(jì)算的最大功率譜為222 – 1(4,194,303 or 4M – 1)。</p><p>　　2.2.4 公式節(jié)點(diǎn)</p><p>　　公示節(jié)點(diǎn)是一種程序結(jié)構(gòu)，利用公示節(jié)點(diǎn)，用戶不僅可以實(shí)現(xiàn)

45、復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式還能通過文本編程寫一些基本的邏輯語句。公式節(jié)點(diǎn)基本上彌補(bǔ)了圖形化開發(fā)語言相對于文本語言的缺陷。公示節(jié)點(diǎn)的語法和C語言的語法基本相同。</p><p>　　公式節(jié)點(diǎn)，如圖2-4所示。</p><p>　　計(jì)算程序框圖上的數(shù)學(xué)公式和與C相似的表達(dá)式。在公式中實(shí)用下列內(nèi)置函數(shù)：abs,acos,acosh,asin,asinh,atan,atan2,atanh,ceil,cos,c

46、osh,cot,csc,exp,expm1,floor,getexp,getman,int,intrz,ln,lnp1,log,log2,max,min,mod,pow,rand,rem,sec,sign,sin,sinc,sinh,size0fDim,sprt,tan,tanh。數(shù)學(xué)VI中的解析器和公式節(jié)點(diǎn)中的解析器有所不同。</p><p>　　圖2-4 公式節(jié)點(diǎn)功能引腳圖</p><p&

47、gt;　　2.3 LabVIEW功率分析儀設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　2.3.1整體的設(shè)計(jì)框架就是while循環(huán)結(jié)構(gòu)[5]</p><p>　　While循環(huán)，如圖2-5所示。</p><p>　　重復(fù)執(zhí)行內(nèi)部的子程序框圖，直到條件接線端（輸入端）接收到特定的布爾值。將布爾值連接至While循環(huán)的條件接線端。有段單擊條件接線端，從快捷菜單中選擇真（T）時(shí)停止或真（

48、T）時(shí)繼續(xù)。也可將一個(gè)錯(cuò)誤簇連線至條件接線端，右鍵單擊條件接線端，從快捷菜單中選擇真（T）時(shí)停止或真（T）時(shí)繼續(xù)。While循環(huán)永遠(yuǎn)至少執(zhí)行一次。</p><p>　　圖2-5 while循環(huán)</p><p>　　2.3.2設(shè)計(jì)總方案</p><p>　　產(chǎn)生同頻率的仿真電流、電壓信號，它們的初相位、幅值、采樣、頻率都可以任意的調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)各參數(shù)，可正確測量有功功

49、率、視在功率和無功功率。具體包括以下四個(gè)部分：</p><p>　?。?）計(jì)算瞬時(shí)功率和顯示瞬時(shí)功率譜的波形圖；</p><p>　?。?）計(jì)算相位差和功率因數(shù)；</p><p>　?。?）計(jì)算有功功率；</p><p>　?。?）計(jì)算電壓有效值；</p><p>　　總體設(shè)計(jì)框圖如下圖2-6所示：</p>

50、<p>　　圖2-6 功率分析的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　3. LabVIEW功率分析儀功能實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.1 各部分電路功能</p><p>　　信號發(fā)生器設(shè)計(jì)：通過設(shè)定參數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生同頻率的一個(gè)正弦電壓和一個(gè)正弦電流信號，可以同時(shí)調(diào)節(jié)它的幅值、頻率和相位，用sine wave.vi節(jié)點(diǎn)來產(chǎn)生正弦波。</p><

51、p>　　相位差的計(jì)算：當(dāng)電壓和電流信號的頻率相同可以求相位差，利用相位相減法即可求出。</p><p>　　功率計(jì)算：，視在功率S=UI，有功功率P=UIcosφ，無功功率Q=UIcosφ，通過測量電壓電流的最大值，再通過得出的相位差，三者之積可以得到結(jié)果。</p><p>　　功率譜圖：在電流電壓信號發(fā)生器之后利用功率譜測量，從波形圖表可以直觀的看到功率譜圖。</p>

52、<p><b>　　3.2 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　程序設(shè)計(jì)前面板，如下圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 功率分析儀前面板程序框</p><p>　　圖3-2 功率分析儀后面板程序框圖</p><p>　　3.3 程序運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　設(shè)置正弦波電

53、流、電壓采樣為128，頻率為0.9，電流幅值為5V，電壓幅值為8V，電流初始相位為30，電壓初始相位為60，程序運(yùn)行結(jié)果如下圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 運(yùn)行程序結(jié)果</p><p>　　程序運(yùn)行時(shí)，所得的功率結(jié)果為視在功率S=38.9116，平均功率P=6.0021，無功功率Q=38.445.瞬時(shí)電流I=3.3456，瞬時(shí)電壓U=1.6632，瞬時(shí)功率UI=5.5648&

54、lt;/p><p>　　經(jīng)計(jì)算，平均功率P、無功功率Q、視在功率S之間滿足關(guān)系式：S=.</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代測試技術(shù)的不斷發(fā)展，以LabVIEW為軟件平臺的虛擬儀器測量技術(shù)正在現(xiàn)代測控領(lǐng)域占據(jù)越來越重要的位置，LabVlEW 是NI 公司推出的虛擬儀器開發(fā)工具，它采用圖形化編程語言———G 語言，

55、易學(xué)易用。它的功能強(qiáng)大靈活，既可以和采集設(shè)備、控制設(shè)備等硬件進(jìn)行通信，也可以和GPIB、PXI、RS-232、VXI 儀器通信，簡化了虛擬儀器的開發(fā)過程，縮短了系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試時(shí)間，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、試驗(yàn)測量、數(shù)據(jù)采集及處理等各個(gè)領(lǐng)域</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中我所研究的是虛擬功率分析儀的設(shè)計(jì)，由于時(shí)間有限，我所考慮的功率問題有一定局限性。一般來說功率的大小為電壓和電流信號相乘然后在一個(gè)周期內(nèi)積分在除

56、以周期的大小。我設(shè)計(jì)的功率大小為電壓的有效值乘以電流的有效值再乘以功率因數(shù)。這次課程設(shè)計(jì)和我所學(xué)的專業(yè)息息相關(guān)，對我今后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫處，如果以后還有類似機(jī)會，我一定會彌補(bǔ)遺憾，考慮各種各樣的情況，把設(shè)計(jì)做的更符合實(shí)際效果。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王磊,陶梅編著.精通LabVIEW8.0[M].北京：電子工業(yè)出

57、版社.2007</p><p>　　[2]陳錫輝,張銀鴻編著.LabVIEW8.2程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社.2007</p><p>　　[3]邱關(guān)源主編.電路（第四版）[M].北京：高等教育出版社.1999</p><p>　　[4]林繼鵬,茹峰編.虛擬儀器原理及應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社.2009</p><p&

58、gt;　　[5]譚浩強(qiáng)著.C語言程序設(shè)計(jì)（第二版）[M].北京：清華大學(xué)出版社.1999</p><p>　　[6]楊樂平,李海濤,肖相生等編著.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版）[M].北京：電子工業(yè)出版社.2005</p><p>　　[7]楊樂平,李海濤,趙勇等編著.LabVIEW高級程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社.2003</p><p>　　[8

59、]侯國屏,王坤,葉齊鑫編著.LabVIEW7.1編程與虛擬儀器設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社.2005</p><p>　　[9]張易知等編著.虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社.2002</p><p>　　[10]張毅,周紹磊,楊秀霞編著.虛擬儀器技術(shù)分析與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004</p><p><b>　　

60、致謝</b></p><p>　　歷時(shí)將近一個(gè)月的時(shí)間終于寫完這篇論文，在論文的寫作過程中遇到了很多的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師—**老師，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最衷心的感謝！</p><p>　　感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果