学习经验分享篇（1）——怎样将示波器数据（.CSV数据）导入Matlab/Simulink中并进行FFT分析（电机控制/电力电子方向必备技能）

最近比较忙，没怎么更新，后续打算不断出一些学习贴。

1.为什么要出这篇文章？

（1）我当时第一次导示波器数据进入Matlab里面的时候，一直疯狂报错，搞了好久。

（2）好多同学现在连Simulink的FFT分析都不会用。

学好这项技能之后，以后处理数据就很快。做实验试探自己提出的方法的效果的时候，需要非常大量的数据进行验证。我现在处理数据比较熟练了，基本上1分钟不到就可以把1份.CSV数据处理好，并且完成FFT分析。

文章的最后我会发模型和代码。

2.如何处理一份示波器数据（.CSV数据）?

下面这是我某次实验截取的A-B-C三相电流波形以及q轴电流波形（实验用的是三相电机，电流环用的是PIR调节器，进行的是谐波抑制算法的验证）。

从这个表格中可以看到，表格主要分为两个部分，一个是表格的基本消息（上面红色方框所示），一个是实验数据（下面深蓝色方框所示）。

（1）第一步

表格的基本消息基本都没有用，唯一有用的是“SampleRate-6250”。记住这个数据，采样频率是6.25kHz。其余数据全都删除！

 

（2）第二步

我这时候会设置表格数据的表现形式，因为我看这个科学计数法不顺眼。选中整个表格，选择“单元格格式”，选择“数字-数值”，再选择“小数位数：6”。

为什么我选择小数位数6呢？因为我有时候要处理到us级的数据，所以我个人习惯处理到小数点第6位。

（3）第三步

在A列的右侧再加入一个空白列。

加入前 加入后

（4）第四步

标上时间数据。首先先给A列数据按顺序填上“1 2 3 4 5 6 7 8”

然后给B2写上公式，B2=A2/6250。为啥是1/6250，因为每个采样周期=1/f，而采样频率f是刚才前面给的数据（6250）.

最后把B列都按照整个公式写下去：Bx=Ax/6250.

相当于B列表示时间t

（5）第五步

给每列数据都写上标签，B是时间t，CDE分别是abc三相电流，F是iq

这里你写不写标签无所谓，但是第一行必须放至少一个字母！！！！！！不然matlab会报错！

3.如何把处理好的示波器数据（.CSV数据）导入Matlab/Simulink中？

直接运行下面这段代码即可。

代码这里我直接贴出来了。

然后再建立一个Simulink模型就好了。

因为我的采样频率是6.25kHz，而采样点是12.5kHz，所以总的数据时间是2s，我这里就把simulink仿真时间设置成了2s。

大概在0.875s的时候，电流有个比较大的波动，这是因为我把电流环PI调节器改成了PIR调节器。PIR调节器主要是为了抑制谐波，那我们来看看抑制谐波前后的相电流对比。

4.如何用Simulink进行FFT分析？

（1）交流量的分析

我电机当时的转速是300RPM，极对数是4，可以算一下电机的电频率是300/60*4=20Hz，所以要在“FFT settings”这里选择20Hz的基波频率。同时还有选择FFT开始的时间以及FFT的周期个数。

最后！“display style”要选Bar，Bar就是柱状图，和“relative to fundamental”（也就是相对于基波的大小）！

谐波抑制前的相电流FFT

可以看到，电机相电流里面有非常明显的五次谐波电流！这是由五次谐波反电势产生的。

因为我们要看看谐波抑制后的相电流THD，而谐波抑制是在0.875s之后开始的，所以我们接下来把FFT开始时间设置成>0.875s的。

谐波抑制后的相电流FFT

可以看到，相电流的五次谐波消失了，同时七次谐波电流也消失了。毕竟R调节器在d-q轴抑制6次谐波，也就是抑制相电流的五七次谐波。相电流THD由原来的4.28%下降到了2.98%。

（2）直流量的分析

接下来我们分析一下直流量——q轴电流！因为q轴电流是第4通道的数据，这里把input改成4。

这里要把“Display style”改一下！改成“relative to DC component”！

经常有人问我为什么转矩/q轴电流的FFT分析THD那么大！全都是因为不选择“relative to DC component”！

转矩和q轴电流的主要成分都是DC啊，肯定要选择“relative to DC component”！

谐波抑制前的q轴电流FFT分析 谐波抑制后的q轴电流FFT分析

 

  可以看到，谐波抑制之后，q轴电流的六次谐波分量消失了。