大多數(shù)傳統(tǒng)的過程式編程語言的學(xué)習(xí)曲線非常陡峭。事實上，它們要求用戶花費大量時間學(xué)習(xí)與該語言相關(guān)的特定基于文本的語法，然后將該語言的結(jié)構(gòu)映射到要解決的問題。我們知道，大多數(shù)人，無論是學(xué)生、研究人員還是工程師，如果能夠觀察和處理圖像而無需應(yīng)用復(fù)雜的推理，他們的生產(chǎn)力就會高得多。使用 G 的圖形編程響應(yīng)了這種需求，提供了更直觀的體驗?；跀?shù)據(jù)流的執(zhí)行還鼓勵用戶從流程的角度思考，識別輸入、輸出以及必須對數(shù)據(jù)執(zhí)行哪些處理。

調(diào)試工具

與編程一樣，調(diào)試 LabVIEW 應(yīng)用程序也非常直觀。例如，用戶可以交互式地觀察數(shù)據(jù)如何在 LabVIEW 程序中流動，沿著連接它們的電線從一個函數(shù)移動到另一個函數(shù)。此功能稱為執(zhí)行突出顯示。LabVIEW 還提供與傳統(tǒng)編程工具相同的調(diào)試功能，例如探針、斷點和步進/進入/退出。

使用 G 調(diào)試器，可以同時檢查程序不同部分的數(shù)據(jù)、暫停程序執(zhí)行或單步執(zhí)行子程序。與其他編程語言相比，查看程序狀態(tài)以及可以并行執(zhí)行的代碼塊之間的關(guān)系變得更加容易。LabVIEW 中最常用的調(diào)試功能之一是永遠在線的編譯器。在程序開發(fā)過程中，編譯器不斷檢查錯誤并提供有關(guān)應(yīng)用程序的語義和句法反饋。如果發(fā)生錯誤，程序?qū)o法執(zhí)行，并且工具欄中會顯示一個損壞的運行按鈕。按下此按鈕會打開一個問題列表，用戶必須解決這些問題才能編譯程序并生成機器代碼。

如果 G 代碼突出顯示使用上述調(diào)試工具無法輕松解決的異?；蛞馔庑袨?，則可以使用更高級的調(diào)試功能 LabVIEW 桌面執(zhí)行跟蹤工具包。該工具是一個獨立的應(yīng)用程序，可在運行 LabVIEW 應(yīng)用程序時采集數(shù)據(jù)。該工具包將獲取的數(shù)據(jù)（稱為跟蹤數(shù)據(jù)）顯示為表視圖中的事件，用戶可以瀏覽、保存并與其他跟蹤數(shù)據(jù)集合進行比較（參見圖 1）。對于發(fā)生的每個執(zhí)行事件，表格視圖顯示事件類型、事件發(fā)生時間、發(fā)生事件的 VI 以及任何可用的其他詳細信息。跟蹤數(shù)據(jù)有助于調(diào)試和優(yōu)化大型 LabVIEW 應(yīng)用程序，包括具有多個循環(huán)、客戶端-服務(wù)器架構(gòu)、動態(tài)加載 VI 等的應(yīng)用程序。

圖 1：LabVIEW 桌面執(zhí)行跟蹤工具包

并行性和效率

基于數(shù)據(jù)流的語言（例如 LabVIEW）允許自動并行，因為它們固有地包含有關(guān)代碼的哪些部分可以并行運行的信息。在編程中，并行性非常重要，因為它可以提高純順序程序的性能。在當(dāng)前的硬件架構(gòu)上尤其如此，其特點是多核系統(tǒng)的使用越來越廣泛。為了充分利用當(dāng)前處理器提供的性能，有必要使用多線程，它包括將應(yīng)用程序劃分為獨立的部分，每個部分都可以獨立運行。對于傳統(tǒng)語言，需要顯式管理線程，控制它們的創(chuàng)建、銷毀和激活。反過來，G 代碼固有的并行特性使得多任務(wù)和多線程易于實現(xiàn)。

集成編譯器在后臺持續(xù)工作，嘗試識別可以并行運行的代碼段；發(fā)生這種情況時，編譯器會自動實例化并管理一組線程（在這種情況下，我們稱為“隱式并行”）。除了具有多核架構(gòu)的傳統(tǒng)處理器外，G 的圖形化編程和并行執(zhí)行還可用于高度集成的邏輯組件，例如 FPGA。事實證明，G 語言特別適合 FPGA 編程，因為它允許表示并行性和數(shù)據(jù)流。編譯器會自動實例化并管理一組線程（在這種情況下，我們稱為“隱式并行”）。除了具有多核架構(gòu)的傳統(tǒng)處理器外，G 的圖形化編程和并行執(zhí)行還可用于高度集成的邏輯組件，例如 FPGA。

事實證明，G 語言特別適合 FPGA 編程，因為它允許表示并行性和數(shù)據(jù)流。編譯器會自動實例化并管理一組線程（在這種情況下，我們稱為“隱式并行”）。除了具有多核架構(gòu)的傳統(tǒng)處理器外，G 的圖形化編程和并行執(zhí)行還可用于高度集成的邏輯組件，例如 FPGA。事實證明，G 語言特別適合 FPGA 編程，因為它允許表示并行性和數(shù)據(jù)流。

某些應(yīng)用程序（例如控制系統(tǒng)）可能包含具有非常復(fù)雜公式的算法。為了克服這個問題，用戶可以將 LabVIEW 的圖形化編程與多種形式的基于文本的編程相結(jié)合。在 LabVIEW 中工作，用戶可以選擇文本方法、圖形方法或兩者的組合。在這方面，LabVIEW包含了公式節(jié)點的概念，它計算類似于程序框圖上的C的文本數(shù)學(xué)公式和表達式。這些數(shù)學(xué)公式可以并行執(zhí)行并與圖形化LabVIEW代碼集成。

電力電子測試方法

電力電子包括多個領(lǐng)域，例如電動汽車 (EV) 設(shè)計和電網(wǎng)，這需要對測試工具進行兩套不同的考慮?；驹硎窍嗤模?EV 測試將更側(cè)重于可變頻率。

電網(wǎng)是一個更成熟的行業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施，廣泛基于 CAT I、II、III 和 IV 測量類別，它們反映了配電類型——CAT IV 是直接從發(fā)電廠出來時使用的標(biāo)準；CAT III 是配電線路使用的標(biāo)準；CAT II 是本地配電的變電站電壓；CAT I 是我們家的東西。這些標(biāo)準在不同地區(qū)有所不同。連接到電網(wǎng)的所有東西都需要進行適當(dāng)?shù)臏y試，以便可以在不以意外方式影響電網(wǎng)的情況下拉動電源。大多數(shù)測試都集中在這一點以及如何有效地將電力傳輸?shù)郊矣秒娖骰蚱渌O(shè)備上。其他測試應(yīng)用包括如何將能量放回電網(wǎng)，以確保仔細匹配頻率，

變頻電源應(yīng)用包括電動汽車、可再生能源應(yīng)用和智能電網(wǎng)應(yīng)用。所有這些應(yīng)用都存在將變頻發(fā)電轉(zhuǎn)換為已知、可靠的功率輸出以及相反的問題。這意味著我們需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)功率以改變頻率。我們也非常關(guān)心這種傳輸?shù)男剩驗樵诖蠖鄶?shù)應(yīng)用程序中，它會發(fā)生多次。例如，效率是 EV 應(yīng)用中最重要的衡量標(biāo)準之一，以最大限度地減少傳輸過程中的功率損耗。

電力工具包簡介

電力工具包提供的 VI 可用于創(chuàng)建測量、分析、監(jiān)控和記錄電力數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的應(yīng)用程序。電力工具包中包含三個 IP：基本功率測量 IP、電網(wǎng) 50-/60-Hz 測量 IP 和變頻測量 IP。

使用電力工具包的好處如下：

該應(yīng)用程序可以根據(jù)用戶的需要進行定制。

可以使用 IP 執(zhí)行測量，但 LabVIEW 還開放了 IP 的實施方式，并進行用戶獨特的更改。這在不斷變化的環(huán)境中非常重要，例如變頻電力電子設(shè)備。

電力工具包符合以下標(biāo)準：

IEC 61000-4-7:2009，電磁兼容性 (EMC) — 第 4-7 部分：測試和測量技術(shù) — 諧波和間諧波測量和儀器通用指南，適用于電源系統(tǒng)和與其連接的設(shè)備

IEC 61000-4-15:2010，電磁兼容性 (EMC) — 第 4-15 部分：測試和測量技術(shù) — 閃爍計 — 功能和設(shè)計規(guī)范

IEC 61000-4-30:2008，電磁兼容性 (EMC) — 第 4-30 部分：測試和測量技術(shù) — 電能質(zhì)量測量方法

IEEE Std C37.111-1999，電力系統(tǒng)瞬態(tài)數(shù)據(jù)交換 (COMTRADE) 的 IEEE 標(biāo)準通用格式

IEEE Std 1459-2010，用于測量正弦、非正弦、平衡或不平衡條件下的電量的 IEEE 標(biāo)準定義

IEEE Std C37.118.1-2011，IEEE 電力系統(tǒng)同步相量測量標(biāo)準

IEEE Std C37.118.1a-2014，IEEE 電力系統(tǒng)同步相量測量標(biāo)準 — 修正案 1：選定性能要求的修改

IEEE Std C37.118.2-2011，IEEE 電力系統(tǒng)同步相量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準

EN 50160:2007，公共配電網(wǎng)絡(luò)供電的電壓特性

圖 2 顯示了使用 Electric Power Toolkit 執(zhí)行的頻率低于 3 kHz 的信號電壓測量。

LabVIEW Electric Power Toolkit 提供基礎(chǔ)版、完整版或?qū)I(yè)版。免費使用的基礎(chǔ)版提供基本的電氣計算。完整版是一個軟件插件，提供 VI 以幫助用戶創(chuàng)建自定義的單相或三相電力監(jiān)控、計量或質(zhì)量分析應(yīng)用程序。完整版包括電能測量和電能質(zhì)量 VI，可用于測量電能和電能質(zhì)量參數(shù)，并在 CompactRIO、CompactDAQ 和 PXI 平臺上執(zhí)行諧波分析。專業(yè)版包括同步相量測量 VI 以及 CompactRIO 的保護 IP 工具包。電動汽車測試 IP 包含在 LabVIEW 2020 電力工具包的完整版和專業(yè)版中。

對使用 NI CompactRIO 進行高級智能電網(wǎng)設(shè)備設(shè)計感興趣的客戶應(yīng)購買 LabVIEW 2020 電力工具包專業(yè)版。最新版本 LabVIEW 2020 電力工具包（見圖 3）旨在讓汽車電力電子測試工程師更高效、更智能、更易于使用 EV Power Test IP。該版本增加了基于周期的分析，即使在 MS/s/ch 采樣率下，特定應(yīng)用的觸發(fā)選項，以及處理日常測試需求的內(nèi)置示例。新的內(nèi)置示例為電力電子工程師提供了根據(jù)測量、分析（按周期）、計算效率和記錄所有結(jié)果的需求量身定制的應(yīng)用程序。

圖 3：LabVIEW 2020 電力工具包


審核編輯：劉清