功率表的設(shè)計文檔

1、電氣工程學(xué)院課程設(shè)計功率表的設(shè)計學(xué) 生 姓 名 韓章強(qiáng) 學(xué) 號 2013411107 學(xué) 院 電氣工程學(xué)院 指 導(dǎo) 老 師 雷繼海 專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 答 辯 日 期 第 一 部 分任務(wù)及指導(dǎo)書 虛擬儀器技術(shù)課程設(shè)計課題：功率表的設(shè)計功率表是在科學(xué)研究和電力測量中廣泛應(yīng)用的一種通用儀器，本課題結(jié)合功率表的設(shè)計過程，了解使用基于圖形化編程語言Lab VIEW進(jìn)行虛擬儀器編程方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。要求設(shè)計基于Lab VIEW的功率表，對正弦電壓和正弦電流的峰峰值、視在功率、有功功率、無功功率和功率因數(shù)進(jìn)行了測試和顯示。具有良好的可操作性和可維護(hù)性。 要求產(chǎn)生的仿真電壓、電流信號，它們的頻率、幅值、相

2、位都可以任意調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)各參數(shù)，可正確測量峰峰值、視在功率、有功功率、無功功率和功率因數(shù)。具體包括以下4個部分。（1）計算有功功率和無功功率（2）計算視在功率（3）準(zhǔn)確測出峰峰值（4）計算功率因數(shù)一、設(shè)計目的（1）掌握Lab VIEW軟件編程方法（2）掌握Lab VIEW硬件應(yīng)用（3）培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實(shí)踐的能力二、設(shè)計所用儀器及器件（1）計算機(jī)（2）Lab VIEW軟件（3）各種相關(guān)的資料三、實(shí)物內(nèi)容及要求（1）設(shè)計成果一份（2）課程設(shè)計論文一份四、進(jìn)程安排（1）根據(jù)設(shè)計要求，查閱參考資料，進(jìn)行方案設(shè)計及可行性論證，確定設(shè)計方案，畫出詳細(xì)的原理圖。（2）上機(jī)在Lab VIEW環(huán)境下

3、按要求進(jìn)行設(shè)計。（3）要求在虛擬儀器上觀測到正確的波形并達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。（4）總結(jié)報告五、課程設(shè)計報告內(nèi)容總結(jié)設(shè)計過程，寫出設(shè)計報告，設(shè)計報告具體內(nèi)容要求如下：（1）課程設(shè)計的目的和設(shè)計任務(wù)。（2）課程設(shè)計的要求及技術(shù)指標(biāo)。（3）總結(jié)方案的正確并畫出原理框圖。（4）總原理圖，工作原理、工作特性（結(jié)合框圖和前面版講解）。（5）調(diào)試步驟及方法，調(diào)試中遇到的問題，及分析解決方法。（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，改進(jìn)意見。（7）收獲及體會。第 二 部 分課程設(shè)計報告摘要電力參數(shù)實(shí)時、準(zhǔn)確的測量對于保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行具有非常重要的意義,所以需要對相關(guān)的電力參數(shù)進(jìn)行實(shí)時測量。論文基于功率表的設(shè)計,該裝置能夠

4、模擬電力系統(tǒng)中的電壓電流有效值、頻率、功率因數(shù)、功率進(jìn)行仿真測量。論文在研究電力參量測量原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合Lab VIEW軟件、運(yùn)算速度快、操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，利用數(shù)學(xué)公式精確計算出所求的量。同時,設(shè)計了電壓和電流的波形顯示，更清晰直觀的描繪采集的信息。通過虛擬功率表基本模擬電壓和電流的仿真測試和分析,結(jié)果表明論文設(shè)計的虛擬功率表為指導(dǎo)在電力參數(shù)測量有良好的效果。Summary ： Power parameters in real time, accurate measurements for ensuring network security, economical operation has

5、a very important significance, so the need for electrical parameters related to real-time measurement. Paper-based power meter design, the device can simulate power system voltage and current s, frequency, power factor, power simulation measurements. On the basis of Power parameter measuring princip

6、le, combined with the Lab VIEW software, computing speed, maneuverability and other characteristics, the use of mathematical formulas to calculate the exact amount requested. At the same time, the design of the voltage and current waveforms display, more clear and intuitive drawing information colle

7、cted. Through simulation testing and analysis of virtual power table basic analog voltage and current results show that the paper design virtual power meter as a guide in the power parameter measurement with good results.目錄一、課程設(shè)計的目的和任務(wù)- 6 -1 課程設(shè)計的目的- 6 -2 課程設(shè)計的任務(wù)- 6 -二、課程設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)- 6 -三、相關(guān)計算公式- 7 -1 視

8、在功率=電壓有效值*電流有效值- 7 -2 功率因數(shù)=相位差的余弦值- 7 -3 有功功率=視在功率*功率因數(shù)- 7 -4 無功功率=視在功率相位差的正弦值- 7 -四、設(shè)計總方案和總原理圖- 7 -1 設(shè)計總方案- 7 -2 總程序和前面板- 7 -五、調(diào)試- 8 -六、調(diào)試中遇到的問題及解決方法- 9 -七、收獲與體會- 9 -參考文獻(xiàn)- 10 -一、課程設(shè)計的目的和任務(wù)1 課程設(shè)計的目的（1）掌握Lab VIEW軟件編程方法。（2）掌握Lab VIEW硬件應(yīng)用。（3）培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實(shí)踐的能力。2 課程設(shè)計的任務(wù)要求用兩個仿真信號函數(shù)產(chǎn)生電壓和電流，設(shè)計程序前面板，要求前面板能

9、夠同時顯示電壓波形以及電流波形，并能夠通過計算，顯示電壓和電流峰峰值、視在功率、功率因數(shù)、有功功率以及無功功率數(shù)值。二、課程設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)1 顯示電壓波形以及電流波形2 計算有功功率和無功3 計算視在功率4 準(zhǔn)確測出峰峰值5 計算功率因數(shù)三、相關(guān)計算公式1 視在功率=電壓有效值*電流有效值2 功率因數(shù)=相位差的余弦值3 有功功率=視在功率*功率因數(shù)4 無功功率=視在功率相位差的正弦值四、設(shè)計總方案和總原理圖1 設(shè)計總方案總體方案是將仿真信號產(chǎn)生的電壓和電流信號，幅值和電平測量模塊直接測得有效值和峰峰值。然后再根據(jù)公式運(yùn)用減法、乘法、除法、三角函數(shù)等運(yùn)算算的視在功率、功率因數(shù)、有功功率以及無功功

10、率數(shù)值。2 總程序和前面板總程序有幾個子程序構(gòu)成，分別是數(shù)值輸入部分、功率分析部分、波形，數(shù)值顯示部分。如圖4.2.1為程序框圖，圖4.2.2為總面板。圖4.2.1程序框圖圖4.2.2總面板五、調(diào)試（1）信號發(fā)生器部分:這個部分在之前的虛擬儀器的試驗(yàn)中我們就做過了，所以十分的簡單，我們花了很短的時間就把它做了出來。并且調(diào)試出了試驗(yàn)所需的波形。 （2）數(shù)據(jù)采集部分:這部分之前采用了實(shí)驗(yàn)冊上的方法，采用雙通道的采集?？赏瑫r采集兩組數(shù)據(jù)，一組是電壓信號，一組是電流信號。由于這個之前試驗(yàn)也是做過的，所以我們也是很順利的就完成了這個部分。 （3）相位分析部分:這個部分我們一開始是沒有頭緒的，后來通過查閱

11、資料，才知道可以通過FFT來實(shí)現(xiàn)相位差的計算，不過在畫圖的過程中我們遇到了很多的問題，比如有的模塊找不到，還有就是有些模塊即使找到了，但是它的功能不了解，所以連線的時候就不知道怎么連，后來通過大家的努力還是連成功了。 (4）功率分析部分:這個部分的話一開始我們通過看書，基本知道了這些數(shù)據(jù)如何得出，知道了它們的計算公式，然后再查找相應(yīng)功能的模塊，有效電壓有效電流以及有功功率，都是比較容易得到的，這些知道之后很快我們就得出了結(jié)果。 （5)整個程序:完成了沒一個過程最后形成了一個完整的程序，只等待最后的調(diào)試成功，這一次我們卻遇到了問題，把每一個部分做成子VI后最后畫成總圖，但是由于我們沒有將所有的輸

12、入量全部放在總圖上，而是需要在每一個子VI中輸入數(shù)據(jù)，這樣做就不對了，最后在老師的指導(dǎo)下，我們成功的將所有的輸入變量全部放在了總VI上。這樣我們整個程序就順利的完成了。六、調(diào)試中遇到的問題及解決方法  調(diào)試是完成課題必不可少的部分，也是非常重要的部分。在一步步完成課題的過程中，每做完一個部分就要調(diào)試直到達(dá)到要求為止，最后再把各個部分合在一起綜合起來調(diào)試，最終要做到符合要求。由于對DOQ的不熟悉，在通道的設(shè)置上首先出現(xiàn)了問題，比如不知道虛擬通道和實(shí)際通道怎么對應(yīng)，不知道采集兩路信號時需要將共地端接地。這些問題都解決了之后，我們發(fā)現(xiàn)采集到的信號經(jīng)常會失真，幾經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)是借口接觸

13、不良的問題，換了臺機(jī)子之后就比較順利了，之后遇到的問題就是采集到的信號偶爾會有些微失真，經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)一臺發(fā)生器上按了加圖的按鈕，導(dǎo)致產(chǎn)生的信號就解決了。七、收獲與體會課程設(shè)計持續(xù)很長時間，在這段期間我收獲了很多，發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處。下面就談?wù)勎业囊恍┬牡皿w會和還近的方法。 這次設(shè)計是基于Lab VIEW即虛擬儀器的，虛擬儀器在現(xiàn)實(shí)測試方面沒起到其他方法無法比擬的作用。它是一個按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。虛擬儀器的研究中涉及的基礎(chǔ)理論主要有計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。我們這次課程設(shè)計的任務(wù)是功率表的設(shè)計，由于時間有限，我所考慮的功率問題非常有局限性，一般來說功率的大小為電壓和電流信號相乘然后在一個周期內(nèi)積分在除以周期的大小。但是由于我們設(shè)計的是在單相交流點(diǎn)的基礎(chǔ)上即頻率恒為50HZ，所以這里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)。如果以后還有類似的機(jī)會，我們一定會彌補(bǔ)遺憾，考慮各種各樣的情況，力爭做到完美。這次的課程設(shè)計讓我受益匪淺。Lab VIEW這個圖形話的編程語言的開發(fā)環(huán)境提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑，較之其他的編程軟件，既形象又便捷，使用起來非常順手。在剛開始的時候我就發(fā)現(xiàn)了自己的不