来自网友所提的问题,我看比较有普遍性,便在这里发布一下。
 
问题:该网友想要做个仿真的THD测量,包括谐波发生信号源。

通常,即便是仿真,做一个带有谐波的信号发生器还是比较麻烦的,特别是需要考量THD的测试是否准确时。
这里我们给出一个简单的方法,利用Express VI实现THD的快速仿真和测量。
 
这个简单方法的原理很简单,就是根据我们在“数学分析”和“电工原理”学习过的傅立叶级数展开。因为公式不好写,这里就不展开了。

我们知道对于非正弦的周期信号,通过傅立叶分析可以找到它的所有信号成分(级数和)。其中包括直流分量、基波分量以及所包含的各次高阶分量。

这样我们选择一种信号作为仿真信号(它本身包含了基波和高次谐波),然后在进行仿真测量就达到我们的最终目的。

回顾我们在学习傅立叶级数时所作的例题:包括,半波整流信号、全波整流信号、三角波信号和方波信号等等。其实最适合THD仿真的就是三角波信号。

下面我们就用EXpress VI来实现THD的仿真测量。

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THD的信号仿真和测量
上图是整个仿真电路的程序代码,需要说明的是其中的简单设置。
THD是以%数显示的,以符合我们通常的习惯。
 
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仿真信号的设置
因为是仿真,并且仿真信号的频率不高,所以采样数和采样点数都选择为:10000。如果信号频率较高,还要适当的增加这个数值。用20000试试,对THD的影响在万分之一左右。

其它的设定就无须解释了!

下面在看看THD测量的EXpressVI的设定。
 
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这里我们设定所需观测的谐波分量为20次。上面我们选择的采样点是10倍于信号的最高谐波频率。以保证仿真的正确实现。
 
下面我们运行这个vi,在前面板上可以看到谐波失真的测量结果是:12.120%

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THD的仿真测量
为什么会是这个结果呢?这个结果准确吗?

不信那你就按傅立叶级数的展开求一下三角波的THD的值,结果当然是一样的。

信号的幅度与测量结果有关吗?(无关,因为THD是相对测量)

信号频率改变为:1000,结果还会一样吗?

读者自己试试吧!

现在我们已经简单的实现了THD信号的仿真和测量。这实际上就是一个标准谐波发生器的仿真结果。
实际上都利用了那些知识?
自己品味吧!

任何时候,任何人,都一样,学得好,不如用得巧!
 
 

vi下载

尽管这是一个仿真的结果,但在实际应用中还是简洁、准确、有效的。

这里我们虽然仿真测量出了THD,但是有关各次谐波的分布以及各次谐波的大小我们还没有真正得到,下一步我们将介绍如何获得各次谐波的分布和大小。

先简要介绍一下,三角波中仅包含奇次谐波分量,偶次谐波分量为零。通过傅立叶级数可以证明这一点!
 
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Comments

labview
11/14/2010 23:51

试验一下,采样点数选取20000

THD=12.110%

vi为LabVIEW8.6版

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