带主动降噪的风力发电机的制作方法

本实用新型涉及风力发电机技术领域，更具体地讲，涉及一种带主动降噪的风力发电机。

背景技术：

风力发电机是一种风能吸收装置。它能够有效的将风能转换为电能。但风力发电机运行时，由于叶轮转动，偏航或冷却风扇运转时，会产生大量噪声，对环境造成声污染。声污染会引起人类不适，风力发电机周围的养殖业产量受损等不良影响。声污染在长叶片，高转速风力发电机上表现的尤其明显。在人类聚居区安装风力发电机时，风力发电机的声污染影响最大。

现有技术中，通常采用通过限制叶尖速来抑制叶片与空气的摩擦噪声和通过在冷却风扇外增加隔音装置，或使用低噪声风扇来降低噪声分贝。但是，前者限制了风力发电机的大型化，并且风力发电机性能大打折扣，投资回收周期也因此可能会更长。后者虽然可以有效降低噪声，但散热效率会受到明显影响，并且在维持原散热能力的前提下只能使用更大的风力发电机、散热器，低噪声风扇普遍非常昂贵，会造成成本的大幅上升。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的问题，提出了一种带主动降噪的风力发电机。

根据本实用新型的一方面，提供了一种带主动降噪的风力发电机，包括噪声获取单元，获取风力发电机周围的噪声相关信号，音频控制单元，安装在风力发电机控制柜内，音频执行机构，安装在风力发电机机舱和/或导流罩和/或塔筒上，其中，所述噪声获取单元与所述音频控制单元连接，所述音频控制单元从所述噪声获取单元接收和处理噪声相关信号并计算输出噪声抵消信号，所述音频执行机构与音频控制单元连接，接收并输出与噪声抵消信号相应的声波。

优选地，所述音频控制单元包括音频控制器和功率放大器，所述音频控制器产生与噪声相关信号幅值相同、相位相反的噪声抵消信号，所述功率放大器将接收到的噪声抵消信号放大之后传输至音频执行机构。

优选地，所述噪声获取单元为音频采集器，放置在风力发电机周围的噪声控制目标区域内。

优选地，还包括风力发电机的主控装置，所述音频采集器将获取的噪声信号回传到风力发电机的主控装置，风力发电机的主控装置通过对获取的噪声信号进行分析并传输至所述音频控制单元。

优选地，所述音频采集器发送噪声相关信号采用无线传输或者有线传输，所述风力发电机的主控装置能够同时接受或输出多路噪声信号。

优选地，所述噪声获取单元为预设存储装置，预先存储有风力发电机的噪声特征信号的存储设备。

优选地，还包括风力发电机的主控装置，所述预设存储装置将预先存储的风力发电机的噪声特征信号发送至所述音频控制单元，风力发电机的主控装置与所述音频控制单元连接，并将风力发电机的状态信息信号发送至所述音频控制单元，所述音频控制单元根据接收的预先存储的风力发电机的噪声特征信号和风力发电机的状态信息信号计算噪声抵消信号。

优选地，所述音频执行机构包括多个扬声器，所述多个扬声器安装在发电机机舱和/或导流罩和/或塔筒上的各个角度上。

优选地，所述多个扬声器按照不同的朝向安装构成多个扬声器组件，其中，每个扬声器组件的固定部分内置于风力发电机，每个扬声器组件的活动部分外露于风力发电机。

优选地，所述多个扬声器件分别固定在风力发电机的转向云台上，所述转向云台是可控的活动平台，外嵌于风力发电机的机舱或者塔筒，所述转向云台带动音频执行机构旋转以覆盖风力发电机周围的噪声控制目标区域。

本实用新型不仅可以有效控制了风力发电机的噪声指标，使风力发电机叶轮的转速上限更高，性能得到更好的发挥，还提高了风力发电机的环境友好性，使风力发电机的噪声对人类及动植物的噪声影响明显降低。

附图说明

下面将结合附图进行本实用新型的详细描述，本实用新型的上述特征和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是本实用新型实施例的带主动降噪的风力发电机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的噪声获取单元为音频采集器时的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的噪声获取单元为预设存储装置时的结构示意图；

图4是本实用新型示例性实施例的带主动降噪的风力发电机的工作示意图。

具体实施方式

提供以下参照附图的描述以帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本实用新型的示例性实施例。其中，相同的标号始终表示相同的部件。

在下文中，首先描述本领域常用的技术术语相关定义：

1、主动降噪

通过释放与噪声源幅值相同或相似、相位相反的声波信号，来降低或消除噪声源的噪声分贝，从而实现降噪的效果。

2、功率放大器(power amplifier)

功率放大器简称"功放"，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载(例如扬声器)的放大器。功率放大器在整个音响系统中起到了"组织、协调"的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。

3、扬声器(Loudspeakers)

扬声器又称"喇叭"。是一种十分常用的电声换能器件，在发声的电子电气设备中都能见到它。

图1是示出本实用新型实施例的带主动降噪的风力发电机的结构示意图。

如图1所示，根据本实用新型实施例的带主动降噪的风力发电机，包括：获取噪声的相关信号的噪声获取单元1、安装在风力发电机控制柜内的音频控制单元2、安装在风力发电机机舱和/或导流罩和/或塔筒上的音频执行机构3，其中，噪声获取单元1与音频控制单元2连接，音频执行机构3与音频控制单元2连接，音频控制单元2从噪声获取单元1接收和处理噪声相关信号并计算输出噪声抵消信号至音频执行机构3，音频执行机构3接收并输出与噪声抵消信号相应的声波。

根据本实用新型的实施例，音频控制单元2包括音频控制器和功率放大器。音频控制器产生与噪声相关信号幅值相同、相位相反的噪声抵消信号，功率放大器将接收到的噪声抵消信号放大之后传输至朝向噪声控制目标区域的音频执行机构3。其中，音频控制器接收和传输信号的方式可以是无线方式，也可以是有线方式，音频控制单元2可以同时将多路噪声抵消信号传输至多个音频执行机构3。

根据本实用新型的实施例，噪声获取单元1可以是一个或者多个进行噪声相关信号采集的装置，在本实用新型中，噪声获取单元1可以通过音频采集器和预设存储装置两种方式进行噪声相关信号的获取。其中，音频采集器是被放置在风力发电机周围的噪声控制目标区域内进行噪声实时采集的设备，预设存储装置是预先存储有风力发电机的噪声特征信号的存储设备。

当噪声获取单元1为音频采集器时，音频采集器将获取的噪声信号回传到风力发电机的主控装置，通过风力发电机的主控装置对获取的噪声信号进行分析并传输至音频控制单元2，音频采集器也可以不经过主控装置直接将获取的噪声信号回传到所述音频控制单元。音频采集器发送噪声相关信号可以采用无线传输或者有线传输，风力发电机的主控装置能够同时接受或输出多路噪声信号。

当噪声获取单元1为预设存储装置时，预设存储装置将预先存储的风力发电机的噪声特征信号发送至音频控制单元2，音频控制单元2根据接收的噪声特征信号和风力发电机的主控装置发送的风力发电机的状态信息信号计算噪声抵消信号。

根据本实用新型的实施例，音频执行机构3包括多个扬声器。扬声器的种类很多，按换能机理和结构分为动圈式(电动式)、电容式(静电式)、压电式(晶体或陶瓷)、电磁式(压簧式)、电离子式和气动式扬声器等。音频执行机构3的多个扬声器可以按照不同朝向，一起安装在发电机机舱和/或导流罩和/或塔筒上的各个角度上从而构成多个扬声器组件，且扬声器组件的固定部分内置于风力发电机，活动部分外露于风力发电机。其中，每个扬声器均可以有效控制一个扇形区域进行噪声控制目标区域内噪声的抵消。根据本发明的实施例，例如，分别在风力发电机机舱两侧以及导流罩两侧共安装四组扬声器组件，每一组扬声器组件包括3个扬声器，每个扬声器可以有效控制的扇形区域范围为30度，则每一组扬声器组件覆盖区域范围为90度，四组扬声器组件可以360度全方位实现风力发电机周围的噪声控制区域的覆盖。另外，音频执行机构3的多个扬声器也可以分别固定在风力发电机的转向云台上，这里所述的转向云台是指用于安装和固定多个扬声器的支撑设备，并控制多个扬声器的转动方向，转向云台包括多轴云台和单轴云台，通常外嵌于风力发电机的机舱和/或导流罩和/或塔筒上，带动多个扬声器旋转以全面覆盖风力发电机周围的噪声控制目标区域。噪声控制目标区域即需要减小风力发电机的噪声造成的影响的区域，该区域可位于风力发电机周围的预定范围之内(例如，位于距离风力发电机500米处的居民区)。

下面将参照图2和图3来详细说明根据本实用新型实施例的噪声获取单元的两种不同获取噪声相关信号的方式。

图2是示出本实用新型实施例的噪声获取单元为音频采集器时的结构示意图。

如图2所示，音频采集器4直接将获取的噪声信号通过无线传输或者有线传输的方式发送到音频控制单元2，音频控制单元2接收和处理噪声信号并输出噪声抵消信号至音频执行机构3，音频执行机构3接收并输出与噪声抵消信号相应的声波。

根据本实用新型的另一实施例，音频采集器4还可以将获取的噪声信号通过无线传输或者有线传输的方式回传到风力发电机的主控装置5，主控装置5对获取的噪声信号进行分析得出噪声特征量并将分析结果传输至音频控制单元2，音频控制单元2与主控装置5连接并从主控装置5接收噪声特征量并输出噪声抵消信号至音频执行机构3，音频执行机构3接收并输出与噪声抵消信号相应的声波。其中，主控装置5可以同时接收多路音频采集器4获取的噪声信号，也可以输出多路噪声特征量信号至音频控制单元2，一个风力发电机可包括多个音频控制单元2。

图3是示出本实用新型实施例的噪声获取单元为预设存储装置时的结构示意图。

如图3所示，预设存储装置6与音频控制单元2连接将预先存储的风力发电机的噪声特征信号发送至所述音频控制单元2，主控装置5与音频控制单元2连接将风力发电机的状态信息信号发送至音频控制单元2，音频控制单元2根据接收的风力发电机的状态信息信号与预先存储的风力发电机的噪声特征信号进行匹配分析并计算出风力发电机所需的噪声抵消信号，音频执行机构3与音频控制单元2连接，接收并输出与噪声抵消信号相应的声波。这里，风力发电机的噪声特征信号与例如实时风速、实时叶轮转速、叶片规格、叶片厂家信息等风力发电机的状态信息相关。预设存储装置6是任意可实施形式下安装在风力发电机上或者风力发电机外的存储装置，例如，预设存储装置6可以是内嵌于风力发电机并与主控装置5连接的一个存储芯片，也可以是外接于风力发电机并可由主控装置5读取的USB、硬盘等存储设备。应理解，上述预设存储装置6的安装方式仅是示例性举例，本实用新型可采用的方式不限于此。

根据本实用新型的实施例，风力发电机可根据噪声相关信号的不同获取方式在各个音频通道中进行上述降噪处理结构的切换。

返回图1，根据本实用新型的实施例，音频控制单元2所包括的音频控制器和功率放大器可以合并放入风力发电机的同一个控制柜内，也可以分开放置在不同的风力发电机的控制柜内。音频执行机构3可根据不同需求安装在风力发电机机舱和/或导流罩和/或塔筒上位置。例如，在风力发电机周边500米处的人类聚居区和养殖鱼塘区进行主动降噪，音频控制单元2安装在风力发电机的机舱一侧的控制柜内，音频执行机构3分别安装在风力发电机的机舱两侧、机舱尾部、导流罩和塔筒位置。应理解，上述音频控制单元2和音频执行机构3的放置方式仅是示例性举例，本实用新型可采用的方式不限于此。

图4是示出本实用新型示例性实施例的带主动降噪的风力发电机的工作示意图。

如图4所示，根据上述举例，在风力发电机周边500米处有人类聚居区和养殖鱼塘区，且人类聚居区和养殖鱼塘区都在风力发电机周围的噪声控制目标区域内，这里选择音频采集器4作为噪声相关信号的获取方式，则分别在人类聚居区和养殖鱼塘区放置一个音频采集器4，音频控制单元2安装在风力发电机机舱一侧的控制柜内，音频执行机构3为多个扬声器按照不同的朝向安装构成的多个扬声器组件，分别安装在风力发电机的机舱两侧、机舱尾部、导流罩和塔筒位置，噪声抑制源覆盖的区域为音频执行机构输出的与噪声抵消信号相应的声波所覆盖的范围区域，噪声源覆盖的区域为风力发电机产生的噪声所覆盖的范围区域，即风力发电机周围的噪声控制目标区域。根据本实用新型的实施例，具体地，音频采集器4从人类聚居区和养殖鱼塘获取噪声信号并直接将获取的噪声信号回传音频控制单元2，音频控制单元2中音频控制器将接收的噪声信号改写为幅值相同、相位相反的噪声抵消信号，并通过功率放大器传输至音频执行机构3，音频执行机构3输出朝向人类聚居区和养殖鱼塘区的与噪声抵消信号相应的声波，从而降低两个区域的噪声分贝水平。

本实用新型的优点在于：风力发电机的音频执行机构与风力发电机机舱塔筒，导流罩，叶片高度结合的一体化。相比于普通风力发电机具备单独的音频控制单元、音频执行机构，且与整机控制系统融为一体。噪声控制覆盖区域可自动调节，即使风力发电机偏航转向，也可以维持噪声控制区域不变。音频控制单元具备多路输入多路输出能力。

上述实施例尽管已经参照本实用新型的特定示例性实施例显示和描述了本实用新型，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可进行各种形式和细节上的各种改变。