[發明專利]一種近場控制的油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統

有效

• 申請號: 201210486706.4
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102969132A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 張建忠;孫琛;黃佳駿;夏兵;沈秀芬;沈召源;陳玉婷
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01F27/33
• 分類號: H01F27/33
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于有源噪聲控制技術領域，具體涉及一種油浸式非晶合金變壓器的有源降噪系統。

背景技術

在我國電力系統中，線損約占總發電量的7%左右，而其中配電變壓器的損耗約占1/3。隨著我國節能降耗政策的不斷深入，發展節能型、低噪音、智能化的配電變壓器產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磁材料—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%，符合國家產業政策和電網節能降耗的要求，是目前節能效果最為先進，使用成本也較為經濟的配電變壓器產品。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域已有一定的技術積累并日漸成熟，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用。

傳統上降低變壓器噪聲的方法主要有：

1．被動控制方法。例如，降低鐵心受力、改進結構、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，如商業社區和居民小區，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。德國物理學家Paul?Lueg早在20世紀30年代提出ANC的概念，由于當時技術水平的限制，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，隨著控制系統理論和數字信號處理技術的發展，主動噪聲控制技術得到了飛速發展。現在世界上主要的工業國紛紛開展主動噪聲控制的研究，如英國南安普敦大學的聲學研究所，美國的Nelson工業公司，加州大學伯克利分校，澳洲Adelaide大學等。我國在80年代也進行了主動噪聲控制研究，如南京大學、西北工業大學、中科院聲學所等。根據目前的文獻資料，主動噪聲控制技術主要應用在對管道、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、隔聲結構等方面。針對變壓器噪聲的主動控制，國內外已有了一些研究，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.,Cordioli?J.,Cazzolato?B.,Qiu?X.,Hansen?C.H.Tuneable?inertial?shakers?for?active?control.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?synthesis?algorithm?for?active?control?of?transformer?noise:implementation.Applied?Acoustics,2003,63(5):467-479.）、單通道反饋控制單元的有源控制系統（Micheau?P.,Leboucher?E.Berry?A.Implementation?of?decentralized?active?control?of?power?transformer?noise.First?European?Forum?on?Materials?and?Methods?for?Machinery?and?Transportation?Noise?Control,2001,pp.1-8.）和多通道有源控制系統（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.中國發明專利,2011,CN102208263.）。

然而，在多數降噪實際應用中，并不能達到預期的降噪效果。這是由于傳統的主動噪聲控制技術是基于聲學角度認識和發展主動噪聲控制問題的，具體表現為傳統噪聲主動控制技術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，這導致對噪聲主動控制系統內電子控制部件或聲學部件技術性能要求過高，造成系統中控制器負擔過重和成本過高，從而決定了目前的傳統噪聲主動控制主動降噪系統難以實現令人滿意的降噪效果。