專利名稱：一種近場控制的油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有源噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在我國電力系統(tǒng)中，線損約占總發(fā)電量的7%左右，而其中配電變壓器的損耗約占1/3。隨著我國節(jié)能降耗政策的不斷深入，發(fā)展節(jié)能型、低噪音、智能化的配電變壓器產(chǎn)品得到了國家的鼓勵和支持，其中非晶合金配電變壓器是用新型導(dǎo)磁材料一非晶合金制作鐵芯而成的變壓器，它比硅鋼片鐵芯變壓器的空載損耗下降70-80%，空載電流下降約80%，符合國家產(chǎn)業(yè)政策和電網(wǎng)節(jié)能降耗的要求，是目前節(jié)能效果最為先進，使用成本也較為經(jīng)濟的配電變壓器產(chǎn)品。我國非晶合金變壓器的研制工作始于“七五”期間，在非晶合金變壓器領(lǐng) 域已有一定的技術(shù)積累并日漸成熟，目前已達到國際先進水平。但是，與硅鋼片相比，非晶 合金具有磁致伸縮大、飽和磁密低的特點，而且非晶合金磁性能對機械應(yīng)力非常敏感，不宜 過度夾緊。因此，非晶合金變壓器的噪聲水平比硅鋼片鐵芯變壓器高很多，這在一定程度上影響了非晶合金變壓器的推廣應(yīng)用。傳統(tǒng)上降低變壓器噪聲的方法主要有I.被動控制方法。例如，降低鐵心受力、改進結(jié)構(gòu)、降低鐵心磁密、增大油箱體積等，這些被動噪聲控制在一定程度上降低了非晶合金變壓器的噪聲，使得非晶合金變壓器得到了廣泛的應(yīng)用。但是，非晶合金變壓器以工頻噪聲為主，即其噪聲頻譜集中在50Hz及其整數(shù)倍(在500Hz以下)，被動噪聲控制對這些低頻噪聲的抑制效果有限，使得非晶合金變壓器噪聲無法降低到硅鋼片鐵芯變壓器相接近的水平，在某些對噪聲較為敏感的場合，如商業(yè)社區(qū)和居民小區(qū)，還需要進一步降低其噪聲水平，以減少配電變壓器引起的噪聲擾民糾紛。2.主動噪聲控制(也稱有源消聲)。是指通過某種手段，在指定空間實時產(chǎn)生與噪聲源在該處噪聲幅值相等而相位相反的二次聲，使之與主噪聲疊加，最終達到消減噪聲的目的。德國物理學(xué)家Paul Lueg早在20世紀30年代提出ANC的概念，由于當時技術(shù)水平的限制，人們主要致力于管道的有源消聲研究。到20世紀80年代至90年代中期，隨著控制系統(tǒng)理論和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，主動噪聲控制技術(shù)得到了飛速發(fā)展?，F(xiàn)在世界上主要的工業(yè)國紛紛開展主動噪聲控制的研究，如英國南安普敦大學(xué)的聲學(xué)研究所，美國的Nelson工業(yè)公司，加州大學(xué)伯克利分校,澳洲Adelaide大學(xué)等。我國在80年代也進行了主動噪聲控制研究，如南京大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、中科院聲學(xué)所等。根據(jù)目前的文獻資料，主動噪聲控制技術(shù)主要應(yīng)用在對管道、電廠、變壓器、艙室、螺旋槳噪聲輻射的控制，以及有源消聲耳罩、送話器和有源吸聲、隔聲結(jié)構(gòu)等方面。針對變壓器噪聲的主動控制，國內(nèi)外已有了一些研究，在變壓器噪聲主動控制方面提出了慣性激振器控制源(Li X., CordioliJ.，Cazzolato B.，Qiu X.，Hansen C.H.Tuneable inertial shakers for activecontrol. International Journal of Acoustics and Vibration，2001;6(4):180-184)、波形合成算法(Qiu X. , Li X. , Ai Y. , Hansen C. H. A waveform synthesisalgorithm for active control of transformer noise: implementation.AppliedAcoustics, 2003，63 (5) : 467-479.)、單通道反饋控制單元的有源控制系統(tǒng)(MicheauP.,Leboucher E. Berry A.Implementation of decentralized active control ofpower transformer noise. First European Forum on Materials and Methods forMachinery and Transportation Noise Control, 2001，pp. 1-8.)和多通道有源控制系統(tǒng)(陶建成，邱小軍，張麗敏，薛金佩.電力變壓器噪聲多通道有源控制系統(tǒng).中國發(fā)明專利，2011，CN102208263.)。然而，在多數(shù)降噪實際應(yīng)用中，并不能達到預(yù)期的降噪效果。這是由于傳統(tǒng)的主動 噪聲控制技術(shù)是基于聲學(xué)角度認識和發(fā)展主動噪聲控制問題的，具體表現(xiàn)為傳統(tǒng)噪聲主動控制技術(shù)都離不開次級聲控源，對噪聲的控制也多是在遠場對聲波進行控制，這導(dǎo)致對噪聲主動控制系統(tǒng)內(nèi)電子控制部件或聲學(xué)部件技術(shù)性能要求過高，造成系統(tǒng)中控制器負擔(dān)過重和成本過高，從而決定了目前的傳統(tǒng)噪聲主動控制主動降噪系統(tǒng)難以實現(xiàn)令人滿意的降噪效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對非晶合金變壓器噪聲消除存在的有效性、成本等問題，提供一種適用于油浸式非晶合金變壓器的降噪效果好、成本低的有源降噪系統(tǒng)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種近場控制的油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統(tǒng)，包括作動器、測振器和控制器，所述的控制器包括功率變換器、微處理器、驅(qū)動電路和整形與放大電路；所述作動器和測振器安裝在油浸式非晶合金變壓器油箱側(cè)面上，油箱上安裝有油箱散熱器，作動器與測振器成對配置并相鄰安裝，單個作動器和測振器構(gòu)成單通道系統(tǒng)，多個作動器和測振器構(gòu)成多通道系統(tǒng)；所述的測振器和整形與放大電路連接，整形與放大電路與微處理器的輸入端口連接，微處理器的輸出端口與驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路與功率變換器連接，功率變換器與作動器連接。作為優(yōu)選，所述測振器檢測變壓器油箱表面的噪聲振動，微處理器根據(jù)測振器的測振信號經(jīng)自適應(yīng)濾波控制器和PWM調(diào)制處理后輸出控制信號，通過驅(qū)動電路和功率變換器驅(qū)動作動器產(chǎn)生與被檢測振動幅值成正比且相位相反的振動。作為優(yōu)選，所述作動器為壓電元件、磁致伸縮元件、直線電磁作動裝置。作為優(yōu)選，所述作動器和測振器安裝在油浸式非晶合金變壓器油箱四個側(cè)面中振幅較大、面積較大的平面上。有益效果本發(fā)明將作動器和測振器成對置于油浸式變壓器油箱壁上，對非晶合金變壓器實施近場主動振動控制，通過消除噪聲振動來達到降噪的目的，該系統(tǒng)具有消聲效果好、對控制系統(tǒng)硬件要求低等優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的控制器構(gòu)造圖。
圖中有油箱I、作動器2、測振器3、油箱散熱器4、控制器5、功率變換器6、微處理器7、驅(qū)動電路8、整形與放大電路9。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。如圖I所示，一種近場控制的油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統(tǒng)，包括作動器2、測振器3、控制器5，其中控制器包括功率變換器6、微處理器7、驅(qū)動電路8和整形與放大電路9 ;所述的作動器2和測振器3安裝在油浸式非晶合金變壓器油箱I前后左右四個側(cè)面振幅較大、面積較大的平面上，油箱I上安裝有油箱散熱器4，作動器2與測振器3成對配置并相鄰安裝，單個作動器2和測振器3構(gòu)成單通道系統(tǒng)，多個作動器2和測振器3構(gòu)成多通道系統(tǒng)；所述的測振器3和整形與放大電路9連接，整形與放大電路9與微處理器7的輸入端口連接，微處理器7的輸出端口與驅(qū)動電路8連接，驅(qū)動電路8與功率變換器6連 接，功率變換器6與作動器2連接。本發(fā)明中安裝于變壓器油箱表面的測振器3檢測油箱噪聲振動，微處理器7根據(jù)測振器3的測振信號經(jīng)自適應(yīng)濾波控制器和PWM調(diào)制處理后輸出控制信號，通過驅(qū)動電路8和功率變換器6驅(qū)動作動器2產(chǎn)生與被檢測振動幅值成正比且相位相反的振動。本發(fā)明中的作動器2可為壓電元件、磁致伸縮元件、直線電磁作動裝置中的任一種。如圖2所示，近場控制的油浸式非晶合金變壓器有源降噪系統(tǒng)的控制器，包括功率變換器、微處理器、驅(qū)動電路、整形與放大電路，其中功率變換器采用四只功率器件(MOSFET, IGBT等)組成單相橋式逆變電路，通過電流、電壓傳感器檢測直流電壓vd。交流電流込和交流電壓Va，連同測振器測得的x(t)信號一起送入整形與放大電路，依據(jù)不同原理和參數(shù)的電流、電壓傳感器、測振器來設(shè)計信號整形與放大電路，具體可參考電子電路設(shè)計(《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，王濟浩，北京，清華大學(xué)出版社，2009)，信號經(jīng)整形與放大之后才可送入微處理器采樣與A/D轉(zhuǎn)換，測振器輸入的振動信號離散處理后得到X (η)，作為輸入量送入自適應(yīng)濾波控制器，自適應(yīng)濾波控制器的輸出y(n)送入PWM調(diào)制，PWM調(diào)制的輸出去驅(qū)動電路，可根據(jù)功率器件的類型、要求來選擇驅(qū)動電路的設(shè)計方案，具體可參考電力電子設(shè)計書籍(《電力電子技術(shù)(第二版)》，賀益康、潘再平，北京，科學(xué)出版社，2010)。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種近場控制的油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統(tǒng)，其特征在于包括作動器(2)、測振器(3)和控制器(5)，所述的控制器(5)包括功率變換器(6)、微處理器(7)、驅(qū)動電路(8)和整形與放大電路(9)； 所述作動器(2 )和測振器(3 )安裝在油浸式非晶合金變壓器油箱(I)側(cè)面上，油箱(I)上安裝有油箱散熱器(4)，作動器(2)與測振器(3)成對配置并相鄰安裝，單個作動器(2)和測振器(3)構(gòu)成單通道系統(tǒng)，多個作動器(2)和測振器(3)構(gòu)成多通道系統(tǒng)；所述的測振器(3)和整形與放大電路(9)連接，整形與放大電路(9)與微處理器(7)的輸入端口連接，微處理器(7 )的輸出端口與驅(qū)動電路(8 )連接，驅(qū)動電路(8 )與功率變換器(6 )連接，功率變換器(6)與作動器(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種近場控制的油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統(tǒng)，其特征在于所述測振器(3)檢測變壓器油箱表面的噪聲振動，微處理器(7)根據(jù)測振器(3)的測振信號經(jīng)自適應(yīng)濾波控制器和PWM調(diào)制處理后輸出控制信號，通過驅(qū)動電路(8)和功率變換器(6)驅(qū)動作動器(2)產(chǎn)生與被檢測振動幅值成正比且相位相反的振動。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種近場控制的油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統(tǒng)，其特征在于所述作動器(2)為壓電元件、磁致伸縮元件、直線電磁作動裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種近場控制的油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統(tǒng)，其特征在于所述作動器(2)和測振器(3)安裝在油浸式非晶合金變壓器油箱(I)四個側(cè)面中振幅較大、面積較大的平面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種近場控制的油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統(tǒng)，包括作動器、測振器和控制器，所述的控制器包括功率變換器、微處理器、驅(qū)動電路和整形與放大電路；所述作動器和測振器安裝在油浸式非晶合金變壓器油箱側(cè)面上，所述的測振器和整形與放大電路連接，整形與放大電路與微處理器的輸入端口連接，微處理器的輸出端口與驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路與功率變換器連接，功率變換器與作動器連接。本發(fā)明將作動器和測振器成對置于油浸式變壓器油箱壁上，對非晶合金變壓器實施近場主動振動控制，通過消除噪聲振動來達到降噪的目的。
文檔編號H01F27/33GK102969132SQ20121048670
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者張建忠, 孫琛, 黃佳駿, 夏兵, 沈秀芬, 沈召源, 陳玉婷 申請人:東南大學(xué)