一種變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置，其特點(diǎn)是該裝置依次由噪聲接收模塊(1)、自適應(yīng)降噪控制器(2)、次級(jí)聲源發(fā)生模塊(3)和次級(jí)聲波發(fā)射模塊(4)連接組成；噪聲接收模塊(1)由多個(gè)聲波探測(cè)傳感器(5)組成；自適應(yīng)降噪控制器(2)包含自適應(yīng)濾波器(6)和自適應(yīng)濾波算法(7)；次級(jí)聲源發(fā)生模塊(3)包含數(shù)模轉(zhuǎn)換器(8)和運(yùn)算放大器(9)；次級(jí)聲波發(fā)射模塊(4)由多個(gè)功率放大器(10)組成；噪聲接收模塊(1)獲得噪聲源信號(hào)，再由自適應(yīng)濾波控制器(2)進(jìn)行處理，通過次級(jí)聲源發(fā)生模塊(3)控制次級(jí)聲波發(fā)射模塊(4)產(chǎn)生與噪聲波幅值相同，頻率相同，相位相反的聲波信號(hào)和噪聲源的聲波疊加，在變壓器區(qū)域范圍外產(chǎn)生“安靜區(qū)域”，實(shí)現(xiàn)降噪的目的。
【專利說明】一種變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置，屬于電力變壓器主動(dòng)降噪領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著城市電網(wǎng)負(fù)荷的迅速增加，部分變電站將不得不選址在電力負(fù)荷密集的城市中心區(qū)域。變壓器在連續(xù)運(yùn)行時(shí)由其所產(chǎn)生的噪聲對(duì)人們正常的生活和工作造成了很大的影響，變壓器噪聲污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(gè)熱門的研究課題。
[0003]國(guó)外一些大型電力變壓器制造公司和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)于20世紀(jì)20年代就開始對(duì)變壓器噪聲問題進(jìn)行了研究，研究方向主要涉及到變壓器噪聲和振動(dòng)機(jī)理、聲學(xué)特性、降噪方法和措施等。各變壓器制造商均在生產(chǎn)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(yàn)和研究。國(guó)內(nèi)對(duì)變壓器噪聲方面的研究相對(duì)滯后于國(guó)外，主要集中在變壓器噪聲機(jī)理以及控制，定性分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)上，從多方面提出了降低變壓器噪聲的方法。隨著測(cè)試技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助分析的發(fā)展，國(guó)內(nèi)有些學(xué)者從測(cè)試變壓器噪聲振動(dòng)頻譜方面進(jìn)行分析，還有利用有限元技術(shù)分析變壓器噪聲機(jī)理。目前采用自適應(yīng)噪聲抵消技術(shù)對(duì)變壓器噪聲進(jìn)行抑制的相關(guān)研究較少，大多是針對(duì)生產(chǎn)工藝、使用材料等方面進(jìn)行變壓器噪聲的抑制。
[0004]變壓器噪聲主要有兩個(gè)噪聲源:一方面是變壓器本體產(chǎn)生的噪聲，主要是變壓器鐵芯、繞組、磁屏蔽等振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲；另一方面是變壓器附屬設(shè)備的噪聲，如變壓器冷卻裝置(風(fēng)扇或水泵)引起的噪聲。從信號(hào)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(guān)零部件的周期性運(yùn)動(dòng)，引起機(jī)械振動(dòng)和空氣振動(dòng)從而產(chǎn)生噪聲，噪聲的大小取決于膨脹和收縮的幅度。理想情況下，如果交流電的頻率為50Hz，那么噪聲的頻率將是IOOHz0但實(shí)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(shù)的諧波組成，且能量貢獻(xiàn)不一。變壓器噪聲在環(huán)境不變的情況下是屬于平穩(wěn)噪聲，而且噪聲的頻率也是絕對(duì)收斂的。
[0005]自適應(yīng)噪聲抵消技術(shù)是一種能夠消除背景噪聲影響的信號(hào)處理技術(shù)。應(yīng)用自適應(yīng)噪聲抵消技術(shù)，在未知外界干擾源特征、傳遞途徑不斷變化、背景噪聲和被測(cè)對(duì)象信號(hào)相似的情況下，有效地消除外界噪聲的干擾，因此它具有較好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供了一種變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置，其特點(diǎn)是在未知外界干擾源特征、傳遞途徑不斷變化、背景噪聲和被測(cè)對(duì)象信號(hào)相似的情況下，抵消或降低變壓器及其附屬設(shè)備產(chǎn)生的噪聲，減小對(duì)人體聽覺感官的刺激。
[0007]本實(shí)用新型的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)
[0008]變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置依次由噪聲接收模塊、自適應(yīng)降噪控制器、次級(jí)聲源發(fā)生模塊和次級(jí)聲波發(fā)射模塊連接組成；噪聲接收模塊由多個(gè)聲波探測(cè)傳感器組成；自適應(yīng)降噪控制器包含自適應(yīng)濾波器和自適應(yīng)濾波算法；次級(jí)聲源發(fā)生模塊包含數(shù)模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器；次級(jí)聲波發(fā)射模塊由多個(gè)功率放大器組成；噪聲接收模塊獲得噪聲源信號(hào)，再由自適應(yīng)濾波控制器對(duì)獲取的噪聲進(jìn)行處理，通過次級(jí)聲源發(fā)生模塊控制次級(jí)聲波發(fā)射模塊產(chǎn)生與噪聲波幅值相同，頻率相同，相位相反的聲波信號(hào)和噪聲源的聲波疊加，從而在變壓器區(qū)域范圍外產(chǎn)生“安靜區(qū)域”，實(shí)現(xiàn)降噪的目的。
[0009]所述自適應(yīng)降噪控制器由自適應(yīng)濾波器和自適應(yīng)濾波算法共同完成對(duì)噪聲信號(hào)的時(shí)域分析和頻域分析，獲取噪聲信號(hào)的時(shí)域特征與頻域特征，并產(chǎn)生與噪聲信號(hào)相互對(duì)應(yīng)的數(shù)字降噪信號(hào)，自適應(yīng)濾波器和自適應(yīng)濾波算法相互配合使降噪信號(hào)具有自適應(yīng)性，能隨時(shí)追蹤噪聲的頻率、相位、幅值特性，實(shí)現(xiàn)持久而穩(wěn)定的降噪。
[0010]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、能夠?qū)崟r(shí)追蹤變壓器產(chǎn)生的噪聲，并產(chǎn)生與噪聲信號(hào)相互對(duì)應(yīng)的數(shù)字降噪信號(hào)。
[0012]2、通過次級(jí)聲源發(fā)生模塊控制次級(jí)聲波發(fā)射模塊產(chǎn)生與噪聲波幅值相同，頻率相同，相位相反的聲波信號(hào)和噪聲源的聲波疊加，有效消除或降低變壓器產(chǎn)生的噪聲，達(dá)到良好的降噪效果。
[0013]3、本實(shí)用新型由四個(gè)功能模塊構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単，制造成本低廉，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型所述的ー種變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置示意圖。
[0015]I為噪聲接收模塊，2為自適應(yīng)降噪控制器，3為次級(jí)聲源發(fā)生模塊，4為次級(jí)聲波發(fā)射模塊，5為聲波探測(cè)傳感器，6為自適應(yīng)濾波器，7為自適應(yīng)濾波算法，8為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，9為運(yùn)算放大器，10為功率放大器。
[0016]圖2為本實(shí)用新型所述的ー種變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置的一種實(shí)施方式。
[0017]2為自適應(yīng)降噪控制器，3為次級(jí)聲源發(fā)生模塊，5為聲波探測(cè)傳感器，10為功率放大器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體的描述，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，
[0019]實(shí)施例
[0020]變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置，其特征在于該裝置依次由噪聲接收模塊1、自適應(yīng)降噪控制器2、次級(jí)聲源發(fā)生模塊3和次級(jí)聲波發(fā)射模塊4連接組成；噪聲接收模塊I由多個(gè)聲波探測(cè)傳感器5組成；自適應(yīng)降噪控制器2包含自適應(yīng)濾波器6和自適應(yīng)濾波算法7 ;次級(jí)聲源發(fā)生模塊3包含數(shù)模轉(zhuǎn)換器8和運(yùn)算放大器9 ;次級(jí)聲波發(fā)射模塊4由多個(gè)功率放大器10組成；噪聲接收模塊I獲得噪聲源信號(hào)，再由自適應(yīng)濾波控制器2對(duì)獲取的噪聲進(jìn)行處理，通過次級(jí)聲源發(fā)生模塊3控制次級(jí)聲波發(fā)射模塊4產(chǎn)生與噪聲波幅值相同，頻率相同，相位相反的聲波信號(hào)和噪聲源的聲波疊加，從而在變壓器區(qū)域范圍外產(chǎn)生“安靜區(qū)域”，實(shí)現(xiàn)降噪的目的。
[0021]根據(jù)エ業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中變壓器運(yùn)行環(huán)境的實(shí)際情況，噪聲來源主要有兩個(gè)來源:變壓器本身和其附屬設(shè)備。為達(dá)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(jí)聲波發(fā)射模塊4發(fā)出的聲波能夠完全阻斷噪聲聲波的傳播路徑。因而在執(zhí)行中，需要在變壓器及其附屬設(shè)備周圍的不同方位，設(shè)置多組所述的變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置。本實(shí)施例中，假設(shè)噪聲源為一臺(tái)帶有冷卻風(fēng)扇的變壓器，其噪聲類型主要為電磁振動(dòng)與機(jī)械振動(dòng)。
[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(cè)傳感器5組成，位于不同方位的聲波探測(cè)傳感器5從不同角度獲取變壓器及其風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲，并將其通過信號(hào)電纜傳送給自適應(yīng)降噪控制器2。在應(yīng)用多組聲波探測(cè)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(cè)傳感器5與次級(jí)聲波發(fā)射模塊2中的功率放大器10 對(duì)應(yīng)，其中聲波探測(cè)傳感器5用于接收當(dāng)前位置噪聲信號(hào)，而功率放大器10則向噪聲來源方向發(fā)射用于抵消噪聲的降噪信號(hào)。
[0023]所述的自適應(yīng)降噪控制器2從聲波探測(cè)傳感器5處獲得噪聲信號(hào)后，由自適應(yīng)濾波器6和自適應(yīng)濾波算法7共同完成對(duì)噪聲信號(hào)的時(shí)域分析和頻域分析，獲取噪聲信號(hào)的時(shí)域特征與頻域特征，并產(chǎn)生與噪聲信號(hào)相互對(duì)應(yīng)的數(shù)字降噪信號(hào)，自適應(yīng)濾波器6和自適應(yīng)濾波算法7相互配合使降噪信號(hào)具有自適應(yīng)性，能隨時(shí)追蹤噪聲的頻率、相位、幅值特性，實(shí)現(xiàn)持久而穩(wěn)定的降噪。自適應(yīng)降噪控制器2是微型計(jì)算系統(tǒng)，其硬件依照軟件程序完成數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器6和自適應(yīng)濾波算法7的運(yùn)算及信號(hào)處理功能，且能夠輸出用于降噪的數(shù)字信號(hào)。
[0024]所述的次級(jí)聲源發(fā)生模塊3通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器8，將自適應(yīng)降噪控制器2輸出的數(shù)字降噪信號(hào)轉(zhuǎn)換為與噪聲信號(hào)頻率相同、相位相反的模擬信號(hào)，再通過運(yùn)算放大器9使模擬信號(hào)的幅值與噪聲信號(hào)相匹配。次級(jí)聲源發(fā)生模塊3內(nèi)部各単元之間，以及自適應(yīng)降噪控制器2與次級(jí)聲源發(fā)生模塊3之間的連接為通信連接。
[0025]所述聲波發(fā)射模塊4接收到由次級(jí)聲源發(fā)生模塊3產(chǎn)生的最終降噪信號(hào)，通過信號(hào)電纜輸出到功率放大器10，經(jīng)功率放大器10向噪聲信號(hào)進(jìn)入聲波探測(cè)傳感器5的反方向發(fā)出，與當(dāng)前位置的噪聲聲波相互疊加并抵消，從而在該區(qū)域一定范圍內(nèi)產(chǎn)生“安靜區(qū)域”。
[0026]多組所述的變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置在變壓器及其附屬設(shè)備周圍形成配合，則可以在該變壓器外形成連續(xù)的“安靜區(qū)域”，阻斷噪聲聲波向外部空間傳播的路徑，達(dá)到降噪的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置，其特征在于該裝置依次由噪聲接收模塊(I)、自適應(yīng)降噪控制器(2)、次級(jí)聲源發(fā)生模塊(3)和次級(jí)聲波發(fā)射模塊(4)連接組成；噪聲接收模塊(I)由多個(gè)聲波探測(cè)傳感器(5)組成；自適應(yīng)降噪控制器(2)包含自適應(yīng)濾波器(6)和自適應(yīng)濾波算法(7);次級(jí)聲源發(fā)生模塊(3)包含數(shù)模轉(zhuǎn)換器(8)和運(yùn)算放大器(9);次級(jí)聲波發(fā)射模塊(4)由多個(gè)功率放大器(10)組成；噪聲接收模塊(I)獲得噪聲源信號(hào)，再由自適應(yīng)濾波控制器(2)對(duì)獲取的噪聲進(jìn)行處理，通過次級(jí)聲源發(fā)生模塊(3)控制次級(jí)聲波發(fā)射模塊(4)產(chǎn)生與噪聲波幅值相同，頻率相同,相位相反的聲波信號(hào)和噪聲源的聲波疊加，從而在變壓器區(qū)域范圍外產(chǎn)生“安靜區(qū)域”，實(shí)現(xiàn)降噪的目的。
2.如權(quán)利要求1所述變壓器自適應(yīng)主動(dòng)降噪裝置，其特征在于所述的自適應(yīng)降噪控制器(2)由自適應(yīng)濾波器(6)和自適應(yīng)濾波算法(7)共同完成對(duì)噪聲信號(hào)的時(shí)域分析和頻域分析，獲取噪聲信號(hào)的時(shí)域特征與頻域特征，并產(chǎn)生與噪聲信號(hào)相互對(duì)應(yīng)的數(shù)字降噪信號(hào)，自適應(yīng)濾波器(6)和自適應(yīng)濾波算法(7)相互配合使降噪信號(hào)具有自適應(yīng)性，能隨時(shí)追蹤噪聲的頻率、相位、幅值特性，實(shí)現(xiàn)持久而穩(wěn)定的降噪。
【文檔編號(hào)】H01F27/33GK203444957SQ201320588923
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】將蕓霜, 楊理, 周旋 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司永川供電分公司