[發明專利]一種變頻供電交流電機的低頻振動噪聲主動控制方法

在審

• 申請號: 202111388121.4
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114157208A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 肖燁然;余虎;邱長青;徐曉康;何忠祥
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: H02P23/04
• 分類號: H02P23/04;H02P23/00;H02P27/04
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種變頻供電交流電機的低頻振動噪聲主動控制方法，將交流電機目標考核點振動噪聲信號和電機電特征頻譜信號共同作為自適應濾波器的輸入，其輸出作為補償值疊加至電機電信號的參考量中并參與交流電機的閉環驅動控制。該方法可對交流電機的低頻振動噪聲進行自適應主動控制，使電機低頻段各特征線譜的振動噪聲幅值達到最小值，且收斂速度快，穩定性高。

技術領域

本發明屬于交流電機振動噪聲控制領域，具體涉及一種變頻供電交流電機的低頻振動噪聲主動控制方法，用于變頻供電交流電機的低頻振動噪聲抑制。

背景技術

振動噪聲是交流電機的一項重要考核指標，從控制方法上來分，交流電機的振動噪聲控制通常分為被動控制和主動控制。傳統被動控制主要是通過減隔振設計來阻隔或損耗振動噪聲的傳遞，從而達到降低電機振動噪聲的目的，如隔振器、阻尼材料等。但這些控制設備或材料與振動信號的頻率成反比，往往控制設備體積龐大，不便于安裝和維修，導致其僅對中高頻段振動的控制有效，對低頻段振動控制效果很差。

主動控制由于可以實現交流電機的振動噪聲抵消且具有自適應改變能力，因而可以對電機低頻振動噪聲進行針對性的控制。該技術是利用振動噪聲信號的相消干涉原理，通過交流電機的變頻驅動控制系統產生與初始振動噪聲信號頻率相同、相位相反、幅值相近的抵消振動噪聲信號，從而在交流電機目標考核點振動噪聲區域與初始振動噪聲信號發生相消干涉，達到降低或消除電機振動噪聲的目的。交流電機的低頻振動噪聲主動控制技術對電機的中低頻段振動噪聲控制效果顯著，具有成本低、體積小，便于安裝等優點。

發明內容

本發明的目的是克服現有振動噪聲被動控制技術的不足，提供一種變頻供電交流電機的低頻振動噪聲主動控制方法。

為了實現上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種變頻供電交流電機的低頻振動噪聲主動控制方法，將交流電機目標考核點振動噪聲信號和電機的電特征頻譜信號共同作為自適應濾波器的輸入，其輸出作為補償值疊加至電機電信號的參考量中，并參與交流電機的閉環驅動控制。

進一步的步驟如下：

步驟1，將交流電機目標考核點振動噪聲傳感器的原始輸出信號經過濾波和衰減處理，去除其中的直流分量，保留交流分量并通過采樣和運算得到電機的振動噪聲信號，將該振動噪聲信號作為自適應控制算法的偏差信號e(k)；

步驟2，通過如下公式計算交流電機的電特征頻譜信號x(k)，作為自適應控制算法的參考信號：

式中f為交流電機的基波頻率，n為電信號特征頻次，A_n為對應特征頻次的電信號幅值，為對應特征頻次的電信號移相角，T(k)為第k次計算時刻，N為考核頻段內的電信號最大特征頻次；

步驟3，使用自適應控制算法計算交流電機電信號的參考量補償值

以長度為M+1的時序參考信號向量x，以及當前時刻的偏差信號e(M)作為自適應濾波器的輸入，以交流電機電信號的參考量補償值y(M)作為自適應濾波器的輸出，定義自適應濾波器的權系數向量W的長度為M，迭代步長為μ，根據如下公式進行迭代：

步驟4，將自適應濾波器的輸出y(M)進行限幅處理，并疊加至交流電機電信號的參考量中，作用于交流電機的閉環驅動控制。

本發明的有益效果是：

針對交流電機振動噪聲采用傳統被動控制手段無法在保證體積、重量、尺寸均滿足工程要求的情況下，有效控制交流電機的低頻振動噪聲及其傳遞，本發明從電機的驅動控制上采用自適應主動控制技術進行電磁激勵源的抑制，可對低頻振動噪聲進行針對性的控制，解決交流電機低頻電磁振動噪聲特征線譜突出的問題。

附圖說明

圖1為變頻供電交流電機的低頻振動噪聲主動控制方法結構示意圖；