工频谐波标准发生器的研制-仪器仪表工程专业论文.docxVIP

Classified Index：U284.91 U.D.C.: 629.054 Thesis for the Degree of Master Engineering DEVELOPMENT OF THE STANDARD GENERATOR OF POWER FREQUENCY HARMONIC Candidate： Tian Gang Supervisor： Prof. Dai Jingmin Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialty： Instrument Science and Technology Affiliation： Department of Automatic Testing and Control Date of Defence： March, 2012 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 ‐ ‐ I ‐ 摘 要 作为我们当今世界最重要的、也是使用最广泛的能源之一——电能，其 质量的好坏会给我们的现实生活和生产带来巨大的影响。现在随着电力系统 中的谐波问题愈发的严重，已经有越来越多的人开始关注谐波污染问题，特 别是近几年，市场上出现了各种类型不一的“电力质量分析仪”，并投入使用。 但是如何评定、检测、校验这类仪器，确保它们能够正常地、准确地使用， 是我们必须要面临的问题。因此，建立一个统一的、公正的、准确地电能质 量评估体系是非常必要的，作为该体系中的重要组成部分，黑龙江计量科学 研究院提出“工频谐波标准发生器”科研课题。 本文要研制的系统要求能达到如下要求：能够实时地、动态的设置谐波 参数；能够对产生的信号或外部输入的信号进行谐波分析检测，并输出显示 分析结果。针对上述要求，本文在分析谐波对电力系统危害的基础上，通过 研究谐波分析检测方法、频率合成方法，提出了以虚拟仪器为基础系统方案。 本文所研制的系统主要由两大部分组成：谐波发生源系统和谐波电参量 分析系统。谐波发生源系统能够动态地、实时地设定谐波参数，生成所需谐 波电压/电流信号。谐波电参量分析系统采用基于傅立叶级数的谐波分析方 法，能够快速地得到准确的谐波分析结果。 本系统与传统仪器最大的区别就是软件是核心，将硬件设计最简化。系 统选用 NI 公司生产的 NI-9263 模拟输出模块合成输出波形，经过典型放大电 路进行电压 /电流放大滤波处理，作为谐波发生源。使用 NI 公司生产的 NI-9225 和 NI-9227 模拟输入模块进行模拟电压/电流的数据采集，进行谐波 电参量分析。硬件电路近乎零设计。 本文设计工频谐波标准源系统经由北京计量检测科学研究院测试，并获 得了最终的测试，可以保证其工作的精度和量程范围，取得了 0.025%（k=2） 的幅值不确定度和 0.098%（k=2）的相位不确定度。 关键词：工频；标准发生器；谐波分析；信号合成；虚拟仪器 ‐ ‐ II ‐ Abstract As the most important and widely used energy, the quality of electricity hugely affects our life and production. Nowadays, power system harmonic rose year after year, the problem of harmonic pollution has caused more and more attention, there are different types of quality analyzer putted into use. It is the problem we need to face that how to access, test and calibrate such equipment to ensure they are used normally and exactly. It is very important to establish a uniform, impartial and accurate power quality assessment. So Heilongjiang Institute of Metrology puts forward “power frequency harmonic standard generator” research project, as the part of the system. Th