一种变压器自适应主动降噪装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种变压器自适应主动降噪装置，其特点是该装置依次由噪声接收模块(1)、自适应降噪控制器(2)、次级声源发生模块(3)和次级声波发射模块(4)连接组成；噪声接收模块(1)由多个声波探测传感器(5)组成；自适应降噪控制器(2)包含自适应滤波器(6)和自适应滤波算法(7)；次级声源发生模块(3)包含数模转换器(8)和运算放大器(9)；次级声波发射模块(4)由多个功率放大器(10)组成；噪声接收模块(1)获得噪声源信号，再由自适应滤波控制器(2)进行处理，通过次级声源发生模块(3)控制次级声波发射模块(4)产生与噪声波幅值相同，频率相同，相位相反的声波信号和噪声源的声波叠加，在变压器区域范围外产生“安静区域”，实现降噪的目的。
【专利说明】一种变压器自适应主动降噪装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种变压器自适应主动降噪装置，属于电力变压器主动降噪领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着城市电网负荷的迅速增加，部分变电站将不得不选址在电力负荷密集的城市中心区域。变压器在连续运行时由其所产生的噪声对人们正常的生活和工作造成了很大的影响，变压器噪声污染所引起的投诉越来越多，变压器的噪声也日益受到人们的重视，如何有效地消除和抑制噪声已成为一个热门的研究课题。
[0003]国外一些大型电力变压器制造公司和相关研究机构于20世纪20年代就开始对变压器噪声问题进行了研究，研究方向主要涉及到变压器噪声和振动机理、声学特性、降噪方法和措施等。各变压器制造商均在生产工艺、使用材料等方面为降低变压器噪声和成本做了大量的试验和研究。国内对变压器噪声方面的研究相对滞后于国外，主要集中在变压器噪声机理以及控制，定性分析和实践经验总结上，从多方面提出了降低变压器噪声的方法。随着测试技术和计算机辅助分析的发展，国内有些学者从测试变压器噪声振动频谱方面进行分析，还有利用有限元技术分析变压器噪声机理。目前采用自适应噪声抵消技术对变压器噪声进行抑制的相关研究较少，大多是针对生产工艺、使用材料等方面进行变压器噪声的抑制。
[0004]变压器噪声主要有两个噪声源:一方面是变压器本体产生的噪声，主要是变压器铁芯、绕组、磁屏蔽等振动产生的噪声；另一方面是变压器附属设备的噪声，如变压器冷却装置(风扇或水泵)引起的噪声。从信号来源来看，电压和电流的周期性变化引起变压器铁芯及相关零部件的周期性运动，引起机械振动和空气振动从而产生噪声，噪声的大小取决于膨胀和收缩的幅度。理想情况下，如果交流电的频率为50Hz，那么噪声的频率将是IOOHz0但实际情况下，噪声是以理想频率作为基波频率，由基波频率倍数的谐波组成，且能量贡献不一。变压器噪声在环境不变的情况下是属于平稳噪声，而且噪声的频率也是绝对收敛的。
[0005]自适应噪声抵消技术是一种能够消除背景噪声影响的信号处理技术。应用自适应噪声抵消技术，在未知外界干扰源特征、传递途径不断变化、背景噪声和被测对象信号相似的情况下，有效地消除外界噪声的干扰，因此它具有较好的应用前景。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供了一种变压器自适应主动降噪装置，其特点是在未知外界干扰源特征、传递途径不断变化、背景噪声和被测对象信号相似的情况下，抵消或降低变压器及其附属设备产生的噪声，减小对人体听觉感官的刺激。
[0007]本实用新型的目的由以下技术措施实现
[0008]变压器自适应主动降噪装置依次由噪声接收模块、自适应降噪控制器、次级声源发生模块和次级声波发射模块连接组成；噪声接收模块由多个声波探测传感器组成；自适应降噪控制器包含自适应滤波器和自适应滤波算法；次级声源发生模块包含数模转换器和运算放大器；次级声波发射模块由多个功率放大器组成；噪声接收模块获得噪声源信号，再由自适应滤波控制器对获取的噪声进行处理，通过次级声源发生模块控制次级声波发射模块产生与噪声波幅值相同，频率相同，相位相反的声波信号和噪声源的声波叠加，从而在变压器区域范围外产生“安静区域”，实现降噪的目的。
[0009]所述自适应降噪控制器由自适应滤波器和自适应滤波算法共同完成对噪声信号的时域分析和频域分析，获取噪声信号的时域特征与频域特征，并产生与噪声信号相互对应的数字降噪信号，自适应滤波器和自适应滤波算法相互配合使降噪信号具有自适应性，能随时追踪噪声的频率、相位、幅值特性，实现持久而稳定的降噪。
[0010]本实用新型具有如下优点:
[0011]1、能够实时追踪变压器产生的噪声，并产生与噪声信号相互对应的数字降噪信号。
[0012]2、通过次级声源发生模块控制次级声波发射模块产生与噪声波幅值相同，频率相同，相位相反的声波信号和噪声源的声波叠加，有效消除或降低变压器产生的噪声，达到良好的降噪效果。
[0013]3、本实用新型由四个功能模块构成，结构简単，制造成本低廉，具有良好的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型所述的ー种变压器自适应主动降噪装置示意图。
[0015]I为噪声接收模块，2为自适应降噪控制器，3为次级声源发生模块，4为次级声波发射模块，5为声波探测传感器，6为自适应滤波器，7为自适应滤波算法，8为数模转换器，9为运算放大器，10为功率放大器。
[0016]图2为本实用新型所述的ー种变压器自适应主动降噪装置的一种实施方式。
[0017]2为自适应降噪控制器，3为次级声源发生模块，5为声波探测传感器，10为功率放大器。
【具体实施方式】
[0018]下面通过实施例对本实用新型进行具体的描述，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，
[0019]实施例
[0020]变压器自适应主动降噪装置，其特征在于该装置依次由噪声接收模块1、自适应降噪控制器2、次级声源发生模块3和次级声波发射模块4连接组成；噪声接收模块I由多个声波探测传感器5组成；自适应降噪控制器2包含自适应滤波器6和自适应滤波算法7 ;次级声源发生模块3包含数模转换器8和运算放大器9 ;次级声波发射模块4由多个功率放大器10组成；噪声接收模块I获得噪声源信号，再由自适应滤波控制器2对获取的噪声进行处理，通过次级声源发生模块3控制次级声波发射模块4产生与噪声波幅值相同，频率相同，相位相反的声波信号和噪声源的声波叠加，从而在变压器区域范围外产生“安静区域”，实现降噪的目的。
[0021]根据エ业现场中变压器运行环境的实际情況，噪声来源主要有两个来源:变压器本身和其附属设备。为达到最佳降噪效果，需确保噪声接收模块I能够接收到向不同方向传播的噪声声波，而次级声波发射模块4发出的声波能够完全阻断噪声声波的传播路径。因而在执行中，需要在变压器及其附属设备周围的不同方位，设置多组所述的变压器自适应主动降噪装置。本实施例中，假设噪声源为一台带有冷却风扇的变压器，其噪声类型主要为电磁振动与机械振动。
[0022]所述的噪声接收模块I由分布放置在变压器周围的声波探测传感器5组成，位于不同方位的声波探测传感器5从不同角度获取变压器及其风扇产生的噪声，并将其通过信号电缆传送给自适应降噪控制器2。在应用多组声波探测传感器5和功率放大器10吋，噪声接收模块I中的声波探测传感器5与次级声波发射模块2中的功率放大器10 对应，其中声波探测传感器5用于接收当前位置噪声信号，而功率放大器10则向噪声来源方向发射用于抵消噪声的降噪信号。
[0023]所述的自适应降噪控制器2从声波探测传感器5处获得噪声信号后，由自适应滤波器6和自适应滤波算法7共同完成对噪声信号的时域分析和频域分析，获取噪声信号的时域特征与频域特征，并产生与噪声信号相互对应的数字降噪信号，自适应滤波器6和自适应滤波算法7相互配合使降噪信号具有自适应性，能随时追踪噪声的频率、相位、幅值特性，实现持久而稳定的降噪。自适应降噪控制器2是微型计算系统，其硬件依照软件程序完成数据的接收、存储，并实现自适应滤波器6和自适应滤波算法7的运算及信号处理功能，且能够输出用于降噪的数字信号。
[0024]所述的次级声源发生模块3通过数模转换器8，将自适应降噪控制器2输出的数字降噪信号转换为与噪声信号频率相同、相位相反的模拟信号，再通过运算放大器9使模拟信号的幅值与噪声信号相匹配。次级声源发生模块3内部各単元之间，以及自适应降噪控制器2与次级声源发生模块3之间的连接为通信连接。
[0025]所述声波发射模块4接收到由次级声源发生模块3产生的最終降噪信号，通过信号电缆输出到功率放大器10，经功率放大器10向噪声信号进入声波探测传感器5的反方向发出，与当前位置的噪声声波相互叠加并抵消，从而在该区域一定范围内产生“安静区域”。
[0026]多组所述的变压器自适应主动降噪装置在变压器及其附属设备周围形成配合，则可以在该变压器外形成连续的“安静区域”，阻断噪声声波向外部空间传播的路径，达到降噪的目的。
【权利要求】
1.一种变压器自适应主动降噪装置，其特征在于该装置依次由噪声接收模块(I)、自适应降噪控制器(2)、次级声源发生模块(3)和次级声波发射模块(4)连接组成；噪声接收模块(I)由多个声波探测传感器(5)组成；自适应降噪控制器(2)包含自适应滤波器(6)和自适应滤波算法(7);次级声源发生模块(3)包含数模转换器(8)和运算放大器(9);次级声波发射模块(4)由多个功率放大器(10)组成；噪声接收模块(I)获得噪声源信号，再由自适应滤波控制器(2)对获取的噪声进行处理，通过次级声源发生模块(3)控制次级声波发射模块(4)产生与噪声波幅值相同，频率相同,相位相反的声波信号和噪声源的声波叠加，从而在变压器区域范围外产生“安静区域”，实现降噪的目的。
2.如权利要求1所述变压器自适应主动降噪装置，其特征在于所述的自适应降噪控制器(2)由自适应滤波器(6)和自适应滤波算法(7)共同完成对噪声信号的时域分析和频域分析，获取噪声信号的时域特征与频域特征，并产生与噪声信号相互对应的数字降噪信号，自适应滤波器(6)和自适应滤波算法(7)相互配合使降噪信号具有自适应性，能随时追踪噪声的频率、相位、幅值特性，实现持久而稳定的降噪。
【文档编号】H01F27/33GK203444957SQ201320588923
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】将芸霜, 杨理, 周旋 申请人:国网重庆市电力公司永川供电分公司