弧焊电源谐波分析仪的研制与应用

摘要

随着电力电子器件的应用，谐波污染越来越严重。在我国，由于技术的原因，电焊机行业电磁兼容性的研究还比较少，但随着相关标准的出台，电磁兼容性的研究将是所有焊接电源生产和研制单位不可回避的课题。其中，谐波检测技术是电磁兼容性研究非常重要的一个方面，所以研究谐波检测技术和开发用于电焊机行业的谐波分析仪在目前是非常必需也是非常有意义的。
　　 本文基于嵌入式微处理器、数据采集卡、传感器模块、信号调理模块、等为硬件平台，以LabVIEW为软件平台研制出了一台专门应用于电焊机行业的智能谐波分析仪，采用加窗插值的FFT算法进行谐波分析。本文从算法的设计、硬件平台的搭建、软件程序的实现和界面的设计等方面进行了详细的介绍。最后用该谐波分析仪对不同的焊接电源进行谐波检测与分析，并结合电焊机电磁兼容国家标准中对谐波的要求去评定不同的焊接电源对电网的谐波污染程度。研究发现LDC滤波可以提高逆变焊接电源的功率因数，降低逆变焊接电源对电网的谐波污染程度。
　　 所研制的弧焊电源专用谐波分析仪可以测量电能质量品质的大量电参数，用户界面友好，操作简单、测量精度高，为焊接电源的谐波污染的治理提供了技术支撑。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外谐波分析仪的研究现状

1.3 谐波的相关概述

1.3.1 谐波的产生

1.3.2 谐波的相关概念

1.3.3 谐波的危害

1.4 虚拟仪器的开发技术介绍

1.5 电磁兼容中对弧焊电源谐波标准的要求

1.6 本课题主要研究内容

第2章 谐波分析仪的算法设计

2.1 功率和谐波测量原理

2.2 数据采样定理

2.3 加窗插值的FFT计算

2.3.1 傅立叶变换

2.3.2 傅立叶谐波分析算法研究

2.3.3 FFT变换中存在的问题和解决方案

2.3.4 窗函数特性研究及选取

2.3.5 算法的验证

2.4 本章小结

第3章 谐波分析仪的硬件设计

3.1 焊接电源谐波分析系统的总体设计方案

3.2 谐波分析仪的硬件布局

3.3 具体的硬件选择

3.3.1 传感模块选择

3.3.2 信号调理电路模块

3.3.3 数据采集模块

3.3.4 微处理器模块

3.4 本章小结

第4章 谐波分析仪的软件设计

4.1 谐波分析仪要实现的功能

4.2 谐波分析仪的界面设计

4.3 程序的总体程序框图

4.4 数据采集程序的设计

4.5 频谱分析模块

4.6 其他的数据分析模块

4.6.1 时域分析模块

4.6.2 频域分析模块

4.7 本章小结

第5章 谐波分析仪的分析实验

5.1 三相逆变焊接电源对电网的谐波影响情况

5.1.1 不带LDC滤波的三相逆变焊接电源的谐波分析

5.1.2 带有LDC滤波的三相逆变焊接电源的谐波分析

5.1.3 LDC滤波对三相逆变弧焊电源输入电流的谐波影响

5.2 三相晶闸管焊接电源对电网的谐波影响情况

5.3 单相逆变焊接电源对电网的谐波影响情况

5.4 单相晶闸管焊接电源对电网的谐波影响情况

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间所发表的学术论文

致谢