大多數傳統的過程式編程語言的學習曲線非常陡峭。事實上，它們要求用戶花費大量時間學習與該語言相關的特定基于文本的語法，然后將該語言的結構映射到要解決的問題。我們知道，大多數人，無論是學生、研究人員還是工程師，如果能夠觀察和處理圖像而無需應用復雜的推理，他們的生產力就會高得多。使用 G 的圖形編程響應了這種需求，提供了更直觀的體驗?；跀祿鞯膱绦羞€鼓勵用戶從流程的角度思考，識別輸入、輸出以及必須對數據執行哪些處理。

調試工具

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

使用 G 調試器，可以同時檢查程序不同部分的數據、暫停程序執行或單步執行子程序。與其他編程語言相比，查看程序狀態以及可以并行執行的代碼塊之間的關系變得更加容易。LabVIEW 中最常用的調試功能之一是永遠在線的編譯器。在程序開發過程中，編譯器不斷檢查錯誤并提供有關應用程序的語義和句法反饋。如果發生錯誤，程序將無法執行，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試工具無法輕松解決的異常或意外行為，則可以使用更高級的調試功能 LabVIEW 桌面執行跟蹤工具包。該工具是一個獨立的應用程序，可在運行 LabVIEW 應用程序時采集數據。該工具包將獲取的數據（稱為跟蹤數據）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據集合進行比較（參見圖 1）。對于發生的每個執行事件，表格視圖顯示事件類型、事件發生時間、發生事件的 VI 以及任何可用的其他詳細信息。跟蹤數據有助于調試和優化大型 LabVIEW 應用程序，包括具有多個循環、客戶端-服務器架構、動態加載 VI 等的應用程序。

圖 1：LabVIEW 桌面執行跟蹤工具包

并行性和效率

基于數據流的語言（例如 LabVIEW）允許自動并行，因為它們固有地包含有關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。在當前的硬件架構上尤其如此，其特點是多核系統的使用越來越廣泛。為了充分利用當前處理器提供的性能，有必要使用多線程，它包括將應用程序劃分為獨立的部分，每個部分都可以獨立運行。對于傳統語言，需要顯式管理線程，控制它們的創建、銷毀和激活。反過來，G 代碼固有的并行特性使得多任務和多線程易于實現。

集成編譯器在后臺持續工作，嘗試識別可以并行運行的代碼段；發生這種情況時，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”）。除了具有多核架構的傳統處理器外，G 的圖形化編程和并行執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據流。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”）。除了具有多核架構的傳統處理器外，G 的圖形化編程和并行執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據流。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”）。除了具有多核架構的傳統處理器外，G 的圖形化編程和并行執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據流。

某些應用程序（例如控制系統）可能包含具有非常復雜公式的算法。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包含了公式節點的概念，它計算類似于程序框圖上的C的文本數學公式和表達式。這些數學公式可以并行執行并與圖形化LabVIEW代碼集成。

電力電子測試方法

電力電子包括多個領域，例如電動汽車 (EV) 設計和電網，這需要對測試工具進行兩套不同的考慮。基本原理是相同的，但 EV 測試將更側重于可變頻率。

電網是一個更成熟的行業和基礎設施，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 是直接從發電廠出來時使用的標準；CAT III 是配電線路使用的標準；CAT II 是本地配電的變電站電壓；CAT I 是我們家的東西。這些標準在不同地區有所不同。連接到電網的所有東西都需要進行適當的測試，以便可以在不以意外方式影響電網的情況下拉動電源。大多數測試都集中在這一點以及如何有效地將電力傳輸到家用電器或其他設備上。其他測試應用包括如何將能量放回電網，以確保仔細匹配頻率，

變頻電源應用包括電動汽車、可再生能源應用和智能電網應用。所有這些應用都存在將變頻發電轉換為已知、可靠的功率輸出以及相反的問題。這意味著我們需要復雜的控制系統來調節功率以改變頻率。我們也非常關心這種傳輸的效率，因為在大多數應用程序中，它會發生多次。例如，效率是 EV 應用中最重要的衡量標準之一，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 可用于創建測量、分析、監控和記錄電力數據和現象的應用程序。電力工具包中包含三個 IP：基本功率測量 IP、電網 50-/60-Hz 測量 IP 和變頻測量 IP。

使用電力工具包的好處如下：

該應用程序可以根據用戶的需要進行定制。

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

電力工具包符合以下標準：

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

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

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

IEEE Std C37.111-1999，電力系統瞬態數據交換 (COMTRADE) 的 IEEE 標準通用格式

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 標準定義

IEEE Std C37.118.1-2011，IEEE 電力系統同步相量測量標準

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

IEEE Std C37.118.2-2011，IEEE 電力系統同步相量數據傳輸標準

EN 50160:2007，公共配電網絡供電的電壓特性

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

LabVIEW Electric Power Toolkit 提供基礎版、完整版或專業版。免費使用的基礎版提供基本的電氣計算。完整版是一個軟件插件，提供 VI 以幫助用戶創建自定義的單相或三相電力監控、計量或質量分析應用程序。完整版包括電能測量和電能質量 VI，可用于測量電能和電能質量參數，并在 CompactRIO、CompactDAQ 和 PXI 平臺上執行諧波分析。專業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版中。

對使用 NI CompactRIO 進行高級智能電網設備設計感興趣的客戶應購買 LabVIEW 2020 電力工具包專業版。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，特定應用的觸發選項，以及處理日常測試需求的內置示例。新的內置示例為電力電子工程師提供了根據測量、分析（按周期）、計算效率和記錄所有結果的需求量身定制的應用程序。

圖 3：LabVIEW 2020 電力工具包


審核編輯：劉清