一種變壓器自適應主動降噪裝置製造方法
2023-05-27 22:01:11
一種變壓器自適應主動降噪裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種變壓器自適應主動降噪裝置，其特點是該裝置依次由噪聲接收模塊(1)、自適應降噪控制器(2)、次級聲源發生模塊(3)和次級聲波發射模塊(4)連接組成；噪聲接收模塊(1)由多個聲波探測傳感器(5)組成；自適應降噪控制器(2)包含自適應濾波器(6)和自適應濾波算法(7)；次級聲源發生模塊(3)包含數模轉換器(8)和運算放大器(9)；次級聲波發射模塊(4)由多個功率放大器(10)組成；噪聲接收模塊(1)獲得噪聲源信號，再由自適應濾波控制器(2)進行處理，通過次級聲源發生模塊(3)控制次級聲波發射模塊(4)產生與噪聲波幅值相同，頻率相同，相位相反的聲波信號和噪聲源的聲波疊加，在變壓器區域範圍外產生「安靜區域」，實現降噪的目的。
【專利說明】一種變壓器自適應主動降噪裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種變壓器自適應主動降噪裝置，屬於電力變壓器主動降噪領域。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著城市電網負荷的迅速增加，部分變電站將不得不選址在電力負荷密集的城市中心區域。變壓器在連續運行時由其所產生的噪聲對人們正常的生活和工作造成了很大的影響，變壓器噪聲汙染所引起的投訴越來越多，變壓器的噪聲也日益受到人們的重視，如何有效地消除和抑制噪聲已成為一個熱門的研究課題。
[0003]國外一些大型電力變壓器製造公司和相關研究機構於20世紀20年代就開始對變壓器噪聲問題進行了研究，研究方向主要涉及到變壓器噪聲和振動機理、聲學特性、降噪方法和措施等。各變壓器製造商均在生產工藝、使用材料等方面為降低變壓器噪聲和成本做了大量的試驗和研究。國內對變壓器噪聲方面的研究相對滯後於國外，主要集中在變壓器噪聲機理以及控制，定性分析和實踐經驗總結上，從多方面提出了降低變壓器噪聲的方法。隨著測試技術和計算機輔助分析的發展，國內有些學者從測試變壓器噪聲振動頻譜方面進行分析，還有利用有限元技術分析變壓器噪聲機理。目前採用自適應噪聲抵消技術對變壓器噪聲進行抑制的相關研究較少，大多是針對生產工藝、使用材料等方面進行變壓器噪聲的抑制。
[0004]變壓器噪聲主要有兩個噪聲源:一方面是變壓器本體產生的噪聲，主要是變壓器鐵芯、繞組、磁屏蔽等振動產生的噪聲；另一方面是變壓器附屬設備的噪聲，如變壓器冷卻裝置(風扇或水泵)引起的噪聲。從信號來源來看，電壓和電流的周期性變化引起變壓器鐵芯及相關零部件的周期性運動，引起機械振動和空氣振動從而產生噪聲，噪聲的大小取決於膨脹和收縮的幅度。理想情況下，如果交流電的頻率為50Hz，那麼噪聲的頻率將是IOOHz0但實際情況下，噪聲是以理想頻率作為基波頻率，由基波頻率倍數的諧波組成，且能量貢獻不一。變壓器噪聲在環境不變的情況下是屬於平穩噪聲，而且噪聲的頻率也是絕對收斂的。
[0005]自適應噪聲抵消技術是一種能夠消除背景噪聲影響的信號處理技術。應用自適應噪聲抵消技術，在未知外界幹擾源特徵、傳遞途徑不斷變化、背景噪聲和被測對象信號相似的情況下，有效地消除外界噪聲的幹擾，因此它具有較好的應用前景。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的是針對現有技術的不足而提供了一種變壓器自適應主動降噪裝置，其特點是在未知外界幹擾源特徵、傳遞途徑不斷變化、背景噪聲和被測對象信號相似的情況下，抵消或降低變壓器及其附屬設備產生的噪聲，減小對人體聽覺感官的刺激。
[0007]本實用新型的目的由以下技術措施實現
[0008]變壓器自適應主動降噪裝置依次由噪聲接收模塊、自適應降噪控制器、次級聲源發生模塊和次級聲波發射模塊連接組成；噪聲接收模塊由多個聲波探測傳感器組成；自適應降噪控制器包含自適應濾波器和自適應濾波算法；次級聲源發生模塊包含數模轉換器和運算放大器；次級聲波發射模塊由多個功率放大器組成；噪聲接收模塊獲得噪聲源信號，再由自適應濾波控制器對獲取的噪聲進行處理，通過次級聲源發生模塊控制次級聲波發射模塊產生與噪聲波幅值相同，頻率相同，相位相反的聲波信號和噪聲源的聲波疊加，從而在變壓器區域範圍外產生「安靜區域」，實現降噪的目的。
[0009]所述自適應降噪控制器由自適應濾波器和自適應濾波算法共同完成對噪聲信號的時域分析和頻域分析，獲取噪聲信號的時域特徵與頻域特徵，並產生與噪聲信號相互對應的數字降噪信號，自適應濾波器和自適應濾波算法相互配合使降噪信號具有自適應性，能隨時追蹤噪聲的頻率、相位、幅值特性，實現持久而穩定的降噪。
[0010]本實用新型具有如下優點:
[0011]1、能夠實時追蹤變壓器產生的噪聲，並產生與噪聲信號相互對應的數字降噪信號。
[0012]2、通過次級聲源發生模塊控制次級聲波發射模塊產生與噪聲波幅值相同，頻率相同，相位相反的聲波信號和噪聲源的聲波疊加，有效消除或降低變壓器產生的噪聲，達到良好的降噪效果。
[0013]3、本實用新型由四個功能模塊構成，結構簡単，製造成本低廉，具有良好的經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型所述的ー種變壓器自適應主動降噪裝置示意圖。
[0015]I為噪聲接收模塊，2為自適應降噪控制器，3為次級聲源發生模塊，4為次級聲波發射模塊，5為聲波探測傳感器，6為自適應濾波器，7為自適應濾波算法，8為數模轉換器，9為運算放大器，10為功率放大器。
[0016]圖2為本實用新型所述的ー種變壓器自適應主動降噪裝置的一種實施方式。
[0017]2為自適應降噪控制器，3為次級聲源發生模塊，5為聲波探測傳感器，10為功率放大器。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例對本實用新型進行具體的描述，不能理解為對本實用新型保護範圍的限制，
[0019]實施例
[0020]變壓器自適應主動降噪裝置，其特徵在於該裝置依次由噪聲接收模塊1、自適應降噪控制器2、次級聲源發生模塊3和次級聲波發射模塊4連接組成；噪聲接收模塊I由多個聲波探測傳感器5組成；自適應降噪控制器2包含自適應濾波器6和自適應濾波算法7 ;次級聲源發生模塊3包含數模轉換器8和運算放大器9 ;次級聲波發射模塊4由多個功率放大器10組成；噪聲接收模塊I獲得噪聲源信號，再由自適應濾波控制器2對獲取的噪聲進行處理，通過次級聲源發生模塊3控制次級聲波發射模塊4產生與噪聲波幅值相同，頻率相同，相位相反的聲波信號和噪聲源的聲波疊加，從而在變壓器區域範圍外產生「安靜區域」，實現降噪的目的。
[0021]根據エ業現場中變壓器運行環境的實際情況，噪聲來源主要有兩個來源:變壓器本身和其附屬設備。為達到最佳降噪效果，需確保噪聲接收模塊I能夠接收到向不同方向傳播的噪聲聲波，而次級聲波發射模塊4發出的聲波能夠完全阻斷噪聲聲波的傳播路徑。因而在執行中，需要在變壓器及其附屬設備周圍的不同方位，設置多組所述的變壓器自適應主動降噪裝置。本實施例中，假設噪聲源為一臺帶有冷卻風扇的變壓器，其噪聲類型主要為電磁振動與機械振動。
[0022]所述的噪聲接收模塊I由分布放置在變壓器周圍的聲波探測傳感器5組成，位於不同方位的聲波探測傳感器5從不同角度獲取變壓器及其風扇產生的噪聲，並將其通過信號電纜傳送給自適應降噪控制器2。在應用多組聲波探測傳感器5和功率放大器10吋，噪聲接收模塊I中的聲波探測傳感器5與次級聲波發射模塊2中的功率放大器10 對應，其中聲波探測傳感器5用於接收當前位置噪聲信號，而功率放大器10則向噪聲來源方向發射用於抵消噪聲的降噪信號。
[0023]所述的自適應降噪控制器2從聲波探測傳感器5處獲得噪聲信號後，由自適應濾波器6和自適應濾波算法7共同完成對噪聲信號的時域分析和頻域分析，獲取噪聲信號的時域特徵與頻域特徵，並產生與噪聲信號相互對應的數字降噪信號，自適應濾波器6和自適應濾波算法7相互配合使降噪信號具有自適應性，能隨時追蹤噪聲的頻率、相位、幅值特性，實現持久而穩定的降噪。自適應降噪控制器2是微型計算系統，其硬體依照軟體程序完成數據的接收、存儲，並實現自適應濾波器6和自適應濾波算法7的運算及信號處理功能，且能夠輸出用於降噪的數位訊號。
[0024]所述的次級聲源發生模塊3通過數模轉換器8，將自適應降噪控制器2輸出的數字降噪信號轉換為與噪聲信號頻率相同、相位相反的模擬信號，再通過運算放大器9使模擬信號的幅值與噪聲信號相匹配。次級聲源發生模塊3內部各単元之間，以及自適應降噪控制器2與次級聲源發生模塊3之間的連接為通信連接。
[0025]所述聲波發射模塊4接收到由次級聲源發生模塊3產生的最終降噪信號，通過信號電纜輸出到功率放大器10，經功率放大器10向噪聲信號進入聲波探測傳感器5的反方向發出，與當前位置的噪聲聲波相互疊加並抵消，從而在該區域一定範圍內產生「安靜區域」。
[0026]多組所述的變壓器自適應主動降噪裝置在變壓器及其附屬設備周圍形成配合，則可以在該變壓器外形成連續的「安靜區域」，阻斷噪聲聲波向外部空間傳播的路徑，達到降噪的目的。
【權利要求】
1.一種變壓器自適應主動降噪裝置，其特徵在於該裝置依次由噪聲接收模塊(I)、自適應降噪控制器(2)、次級聲源發生模塊(3)和次級聲波發射模塊(4)連接組成；噪聲接收模塊(I)由多個聲波探測傳感器(5)組成；自適應降噪控制器(2)包含自適應濾波器(6)和自適應濾波算法(7);次級聲源發生模塊(3)包含數模轉換器(8)和運算放大器(9);次級聲波發射模塊(4)由多個功率放大器(10)組成；噪聲接收模塊(I)獲得噪聲源信號，再由自適應濾波控制器(2)對獲取的噪聲進行處理，通過次級聲源發生模塊(3)控制次級聲波發射模塊(4)產生與噪聲波幅值相同，頻率相同,相位相反的聲波信號和噪聲源的聲波疊加，從而在變壓器區域範圍外產生「安靜區域」，實現降噪的目的。
2.如權利要求1所述變壓器自適應主動降噪裝置，其特徵在於所述的自適應降噪控制器(2)由自適應濾波器(6)和自適應濾波算法(7)共同完成對噪聲信號的時域分析和頻域分析，獲取噪聲信號的時域特徵與頻域特徵，並產生與噪聲信號相互對應的數字降噪信號，自適應濾波器(6)和自適應濾波算法(7)相互配合使降噪信號具有自適應性，能隨時追蹤噪聲的頻率、相位、幅值特性，實現持久而穩定的降噪。
【文檔編號】H01F27/33GK203444957SQ201320588923
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】將芸霜, 楊理, 周旋 申請人:國網重慶市電力公司永川供電分公司