专利名称：一种近场控制的油浸式非晶合金变压器的有源降噪系统的制作方法
技术领域：
本发明属于有源噪声控制技术领域，具体涉及一种油浸式非晶合金变压器的有源降噪系统。
背景技术：
在我国电力系统中，线损约占总发电量的7%左右，而其中配电变压器的损耗约占1/3。随着我国节能降耗政策的不断深入，发展节能型、低噪音、智能化的配电变压器产品得到了国家的鼓励和支持，其中非晶合金配电变压器是用新型导磁材料一非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片铁芯变压器的空载损耗下降70-80%，空载电流下降约80%，符合国家产业政策和电网节能降耗的要求，是目前节能效果最为先进，使用成本也较为经济的配电变压器产品。我国非晶合金变压器的研制工作始于“七五”期间，在非晶合金变压器领 域已有一定的技术积累并日渐成熟，目前已达到国际先进水平。但是，与硅钢片相比，非晶 合金具有磁致伸缩大、饱和磁密低的特点，而且非晶合金磁性能对机械应力非常敏感，不宜 过度夹紧。因此，非晶合金变压器的噪声水平比硅钢片铁芯变压器高很多，这在一定程度上影响了非晶合金变压器的推广应用。传统上降低变压器噪声的方法主要有I.被动控制方法。例如，降低铁心受力、改进结构、降低铁心磁密、增大油箱体积等，这些被动噪声控制在一定程度上降低了非晶合金变压器的噪声，使得非晶合金变压器得到了广泛的应用。但是，非晶合金变压器以工频噪声为主，即其噪声频谱集中在50Hz及其整数倍(在500Hz以下)，被动噪声控制对这些低频噪声的抑制效果有限，使得非晶合金变压器噪声无法降低到硅钢片铁芯变压器相接近的水平，在某些对噪声较为敏感的场合，如商业社区和居民小区，还需要进一步降低其噪声水平，以减少配电变压器引起的噪声扰民纠纷。2.主动噪声控制(也称有源消声)。是指通过某种手段，在指定空间实时产生与噪声源在该处噪声幅值相等而相位相反的二次声，使之与主噪声叠加，最终达到消减噪声的目的。德国物理学家Paul Lueg早在20世纪30年代提出ANC的概念，由于当时技术水平的限制，人们主要致力于管道的有源消声研究。到20世纪80年代至90年代中期，随着控制系统理论和数字信号处理技术的发展，主动噪声控制技术得到了飞速发展。现在世界上主要的工业国纷纷开展主动噪声控制的研究，如英国南安普敦大学的声学研究所，美国的Nelson工业公司，加州大学伯克利分校,澳洲Adelaide大学等。我国在80年代也进行了主动噪声控制研究，如南京大学、西北工业大学、中科院声学所等。根据目前的文献资料，主动噪声控制技术主要应用在对管道、电厂、变压器、舱室、螺旋桨噪声辐射的控制，以及有源消声耳罩、送话器和有源吸声、隔声结构等方面。针对变压器噪声的主动控制，国内外已有了一些研究，在变压器噪声主动控制方面提出了惯性激振器控制源(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.)、单通道反馈控制单元的有源控制系统(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统(陶建成，邱小军，张丽敏，薛金佩.电力变压器噪声多通道有源控制系统.中国发明专利，2011，CN102208263.)。然而，在多数降噪实际应用中，并不能达到预期的降噪效果。这是由于传统的主动 噪声控制技术是基于声学角度认识和发展主动噪声控制问题的，具体表现为传统噪声主动控制技术都离不开次级声控源，对噪声的控制也多是在远场对声波进行控制，这导致对噪声主动控制系统内电子控制部件或声学部件技术性能要求过高，造成系统中控制器负担过重和成本过高，从而决定了目前的传统噪声主动控制主动降噪系统难以实现令人满意的降噪效果。
发明内容
本发明的目的是针对非晶合金变压器噪声消除存在的有效性、成本等问题，提供一种适用于油浸式非晶合金变压器的降噪效果好、成本低的有源降噪系统。本发明采用的技术方案为一种近场控制的油浸式非晶合金变压器的有源降噪系统，包括作动器、测振器和控制器，所述的控制器包括功率变换器、微处理器、驱动电路和整形与放大电路；所述作动器和测振器安装在油浸式非晶合金变压器油箱侧面上，油箱上安装有油箱散热器，作动器与测振器成对配置并相邻安装，单个作动器和测振器构成单通道系统，多个作动器和测振器构成多通道系统；所述的测振器和整形与放大电路连接，整形与放大电路与微处理器的输入端口连接，微处理器的输出端口与驱动电路连接，驱动电路与功率变换器连接，功率变换器与作动器连接。作为优选，所述测振器检测变压器油箱表面的噪声振动，微处理器根据测振器的测振信号经自适应滤波控制器和PWM调制处理后输出控制信号，通过驱动电路和功率变换器驱动作动器产生与被检测振动幅值成正比且相位相反的振动。作为优选，所述作动器为压电元件、磁致伸缩元件、直线电磁作动装置。作为优选，所述作动器和测振器安装在油浸式非晶合金变压器油箱四个侧面中振幅较大、面积较大的平面上。有益效果本发明将作动器和测振器成对置于油浸式变压器油箱壁上，对非晶合金变压器实施近场主动振动控制，通过消除噪声振动来达到降噪的目的，该系统具有消声效果好、对控制系统硬件要求低等优点。
图I为本发明的结构示意图；图2为本发明的控制器构造图。
图中有油箱I、作动器2、测振器3、油箱散热器4、控制器5、功率变换器6、微处理器7、驱动电路8、整形与放大电路9。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。如图I所示，一种近场控制的油浸式非晶合金变压器的有源降噪系统，包括作动器2、测振器3、控制器5，其中控制器包括功率变换器6、微处理器7、驱动电路8和整形与放大电路9 ;所述的作动器2和测振器3安装在油浸式非晶合金变压器油箱I前后左右四个侧面振幅较大、面积较大的平面上，油箱I上安装有油箱散热器4，作动器2与测振器3成对配置并相邻安装，单个作动器2和测振器3构成单通道系统，多个作动器2和测振器3构成多通道系统；所述的测振器3和整形与放大电路9连接，整形与放大电路9与微处理器7的输入端口连接，微处理器7的输出端口与驱动电路8连接，驱动电路8与功率变换器6连 接，功率变换器6与作动器2连接。本发明中安装于变压器油箱表面的测振器3检测油箱噪声振动，微处理器7根据测振器3的测振信号经自适应滤波控制器和PWM调制处理后输出控制信号，通过驱动电路8和功率变换器6驱动作动器2产生与被检测振动幅值成正比且相位相反的振动。本发明中的作动器2可为压电元件、磁致伸缩元件、直线电磁作动装置中的任一种。如图2所示，近场控制的油浸式非晶合金变压器有源降噪系统的控制器，包括功率变换器、微处理器、驱动电路、整形与放大电路，其中功率变换器采用四只功率器件(MOSFET, IGBT等)组成单相桥式逆变电路，通过电流、电压传感器检测直流电压vd。交流电流込和交流电压Va，连同测振器测得的x(t)信号一起送入整形与放大电路，依据不同原理和参数的电流、电压传感器、测振器来设计信号整形与放大电路，具体可参考电子电路设计(《模拟电子技术基础》，王济浩，北京，清华大学出版社，2009)，信号经整形与放大之后才可送入微处理器采样与A/D转换，测振器输入的振动信号离散处理后得到X (η)，作为输入量送入自适应滤波控制器，自适应滤波控制器的输出y(n)送入PWM调制，PWM调制的输出去驱动电路，可根据功率器件的类型、要求来选择驱动电路的设计方案，具体可参考电力电子设计书籍(《电力电子技术(第二版)》，贺益康、潘再平，北京，科学出版社，2010)。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种近场控制的油浸式非晶合金变压器的有源降噪系统，其特征在于包括作动器(2)、测振器(3)和控制器(5)，所述的控制器(5)包括功率变换器(6)、微处理器(7)、驱动电路(8)和整形与放大电路(9)； 所述作动器(2 )和测振器(3 )安装在油浸式非晶合金变压器油箱(I)侧面上，油箱(I)上安装有油箱散热器(4)，作动器(2)与测振器(3)成对配置并相邻安装，单个作动器(2)和测振器(3)构成单通道系统，多个作动器(2)和测振器(3)构成多通道系统；所述的测振器(3)和整形与放大电路(9)连接，整形与放大电路(9)与微处理器(7)的输入端口连接，微处理器(7 )的输出端口与驱动电路(8 )连接，驱动电路(8 )与功率变换器(6 )连接，功率变换器(6)与作动器(2)连接。
2.根据权利要求I所述的一种近场控制的油浸式非晶合金变压器的有源降噪系统，其特征在于所述测振器(3)检测变压器油箱表面的噪声振动，微处理器(7)根据测振器(3)的测振信号经自适应滤波控制器和PWM调制处理后输出控制信号，通过驱动电路(8)和功率变换器(6)驱动作动器(2)产生与被检测振动幅值成正比且相位相反的振动。
3.根据权利要求I所述的一种近场控制的油浸式非晶合金变压器的有源降噪系统，其特征在于所述作动器(2)为压电元件、磁致伸缩元件、直线电磁作动装置。
4.根据权利要求I所述的一种近场控制的油浸式非晶合金变压器的有源降噪系统，其特征在于所述作动器(2)和测振器(3)安装在油浸式非晶合金变压器油箱(I)四个侧面中振幅较大、面积较大的平面上。
全文摘要
本发明公开了一种近场控制的油浸式非晶合金变压器的有源降噪系统，包括作动器、测振器和控制器，所述的控制器包括功率变换器、微处理器、驱动电路和整形与放大电路；所述作动器和测振器安装在油浸式非晶合金变压器油箱侧面上，所述的测振器和整形与放大电路连接，整形与放大电路与微处理器的输入端口连接，微处理器的输出端口与驱动电路连接，驱动电路与功率变换器连接，功率变换器与作动器连接。本发明将作动器和测振器成对置于油浸式变压器油箱壁上，对非晶合金变压器实施近场主动振动控制，通过消除噪声振动来达到降噪的目的。
文档编号H01F27/33GK102969132SQ20121048670
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者张建忠, 孙琛, 黄佳骏, 夏兵, 沈秀芬, 沈召源, 陈玉婷 申请人:东南大学