[發(fā)明專利]一種基于內模控制的電力設備噪聲有源抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310401153.2
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103474060A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 伍國興;章彬;張繁;應黎明;彭輝;李斯吾
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司;武漢大學
• 主分類號: G10K11/178
• 分類號: G10K11/178
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 鐘冬梅;潘中毅

技術領域

本發(fā)明涉及電力設備的噪聲抑制領域，尤其涉及一種基于內?？刂频碾娏υO備噪聲有源抑制方法。

背景技術

近年來，由于城市用電量的不斷增長，用電負荷密度越來越高，以及城市規(guī)模的不斷擴大，越來越多的電力設備（特別是變電所、變電站）深入負荷（城市）中心，且建于商業(yè)區(qū)和居民區(qū)內，因此電力設備的噪聲就是不得不考慮的問題，在眾多的電力設備中，又以電力變壓器的噪聲問題最為突出。電力設備（包括電力變壓器）的噪聲不但污染環(huán)境，危害人類身體健康，并且隨著公眾環(huán)境意識的提高和環(huán)保部門對各類噪聲的限制，電力設備的噪聲問題已經帶來了很多社會效益及經濟效益的損失。

目前，對于電力設備的噪聲控制處理技術主要可以分為無源控制技術和有源控制技術。其中，無源控制技術適合于電力設備中高頻噪聲的控制。而低頻噪聲（1000Hz以下的噪聲）具有穿透力強、傳播距離遠的特點，無源控制技術對低頻噪聲控制效果并不理想。同時，采用無源控制技術還存增加電力設備體積，導致電力設備散熱困難等問題。

綜上，只采取無源控制技術去抑制電力設備的噪聲是不現實的，特別是對于電力變壓器的這類噪聲主要成分為低頻噪聲的電力設備。因此，針對低頻噪聲進行控制的有源控制技術便應運而生。有源控制技術的基本思想是利用聲的干涉原理，通過次級聲源發(fā)出與噪聲源噪聲信號幅值相同，相位相反的聲信號，在噪聲控制區(qū)域與噪聲源聲信號進行抵消，從而在靜音區(qū)達到降噪效果。

目前被采用的有源控制技術主要是一種前饋控制結構的傳統有源噪聲控制方式，其需要使用兩組聲傳感器，以同時對電力設備的噪聲以及電力設備的噪聲與次級聲源的噪聲疊加后產生的誤差聲信號進行采集。然而，在這種傳統有源噪聲控制方式實際作業(yè)的過程中，因存在聲反饋現象（聲反饋，指由揚聲器系統發(fā)出的聲音又返回到傳聲器的現象，由于聲反饋的存在，使最終的聲場頻響特性不好，會產生梳狀濾波器效應；當這種反饋滿足振蕩條件時將產生嘯叫現象，并且可以在很多個頻率點產生嘯叫），所以很難采集到單純的電力設備噪聲，即很難將與電力設備噪聲信號保持較高相關度的參考信號輸入至控制系統，這會影響控制系統的實際降噪效果。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種能有效控制電力設備低頻噪聲的電力設備噪聲有源抑制方法，特別適用于抑制電力變壓器的這類噪聲主要成分為低頻噪聲的電力設備噪聲。

本發(fā)明提供的基于內?？刂频碾娏υO備噪聲有源抑制方法，采用基于內?？刂平Y構（內?？刂?，Internal?Model?Control,簡稱IMC，是一種基于過程數學模型進行控制器設計的控制策略）的控制系統，僅需一組傳感器采集電力設備產生的噪聲信號與次級降噪聲源所產生的降噪聲信號疊加后產生的誤差聲信號，不再需要要求與電力設備噪聲信號保持高相關度的參考信號作為控制系統的輸入，從而避免聲反饋現象對控制系統的負面影響。同時本發(fā)明提供的電力設備噪聲有源抑制方法在控制系統中引入能智能在線調節(jié)參數的反饋控制器，該反饋控制器能有效針對因模型失配或擾動所導致的信號失真問題進行控制，最大程度上保證控制系統的魯棒性（魯棒是Robust的音譯，所謂“魯棒性”，是指控制系統在一定的參數攝動下，維持某些性能的特性）與快速性。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于內?？刂频碾娏υO備噪聲有源抑制方法，包括：

采集電力設備噪聲源所產生的噪聲信號與次級降噪聲源所產生的降噪聲信號疊加后產生的誤差聲信號；

根據次級聲通道模型模擬所述次級降噪聲源所產生的降噪聲信號在空間中傳播的物理過程，獲取模擬次級聲源聲信號；

將所述誤差聲信號與所述模擬次級聲源聲信號反相疊加獲得參考噪聲信號，所述參考噪聲信號用于模擬所述電力設備噪聲源所產生的噪聲信號；

對所述參考噪聲信號進行自適應濾波，計算出與所述參考噪聲信號幅值相等的聲信號并進行反相處理，獲得控制所述次級降噪聲源的控制信號；

次級降噪聲源根據所述控制信號輸出降噪聲信號。

其中，所述將所述誤差聲信號與所述模擬次級聲源聲信號反相疊加獲得參考噪聲信號之后，所述對所述參考噪聲信號進行自適應濾波之前，還包括：

根據所述誤差聲信號及其變化率對所述參考噪聲信號進行濾波處理，消除干擾誤差以及次級聲通道模型失配。

其中，所述根據所述誤差聲信號及其變化率對所述參考噪聲信號進行濾波處理，消除干擾誤差以及次級聲通道模型失配中，通過二階反饋控制器F(z)對所述參考噪聲信號進行濾波處理，消除干擾誤差以及次級聲通道模型失配；