一种用于城市配变减振降噪的有源降噪方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于城市配变减振降噪的有源降噪方法及装置。包括电网电压信号采集单元、高速信号处理及谐波分析单元、反相谐波发生器PWM逆变单元；电网信号采集单元用于检测变压器的输出电压信号，经过比例放大后，输入到高速信号处理单元及谐波分析单元，而后对检测到的电压信号经过傅里叶变换，计算出电网电压包含的主要谐波成分，确定主要谐波成分的谐波次数后，求解PWM逆变控制时刻的方程组，计算出电网四分之一个电压周波内的IGBT导通与关断的时刻，并以PWM信号的方式输出到反相谐波发生器PWM逆变单元的IGBT驱动电路上，IGBT组成的逆变电路与电网并联，实现谐波噪声的消除。本发明专利技术效率高、可精准消除设定次数的谐波，实现变压器谐波的有源降噪。实现变压器谐波的有源降噪。实现变压器谐波的有源降噪。

【技术实现步骤摘要】
一种用于城市配变减振降噪的有源降噪方法及装置


[0001]本专利技术属于变压器减振降噪领域，涉及一种用于城市配变减振降噪的有源降噪方法及装置。

技术介绍

[0002]电力变压器具有安全可靠、维护简单、成本低等优点这些因素间接加快了其发展速度，增加了它在实际工程运用中的份额，但噪声问题也更加突出，逐渐成为一个发展瓶颈。振动噪声作为一项重要考察指标，与损耗发热相同，越来越受到研究人员的关注。变压器的噪声是由变压器本体振动及冷却装置振动而产生的一种连续性噪声。
[0003]在变压器本体噪声产生机理方面，国内外研究结果表明，变压器本体振动的根源在于硅钢片的磁致伸缩引起的铁心振动。当变压器中存在谐波时，谐波由若干频率相近或相同的电流叠加而成，当谐波电流流过变压器的绕组时，引起变压器的铁芯伸缩产生振动，这就是变压器噪音的来源。所以、消除变压器电流的谐波可以从本源上降低变压器噪声。
[0004]另外变压器的冷却装置也同样会产生噪声。冷却装置振动的根源在于冷却风扇和变压器油泵在运行时产生的振动；变压器本体的振动通过绝缘油、管接头及其装配零件等，传递给冷却装置，使冷却装置的振动加剧，辐射的噪声加大。
[0005]降低变压器噪声一般也是从上述的噪声产生机理出发，对于降低变压器本体噪声技术措施包括：选用磁致伸缩小的优质硅钢片，降低铁心的额定工作磁密，改进铁心的结构。在变压器机械结构方面采取的技术措施包括：改进铁心与油箱机械连接方式，在器身的底脚和油箱之间、油箱和基础之间、母排与固定结构件之间放置防振橡胶垫，把刚性连接变为弹性连接，从而达到减少振动、防止共振、降低噪声的目的。
[0006]再有就是从改进油箱及其结构出发，为了降低油箱壁的振动幅度就必须提高整个油箱的刚性。提高刚性的方法是增加箱壁的厚度及增加加强铁的个数，以及选择较好的加强铁形状和焊接位置。从声学技术上常用密实沉重的材料把发声体与周围的环境隔绝起来，这种方法叫隔声。隔声构件性能与它的单位面积重量有关，重量越重，隔声效果就越好。当油箱的自振频率与变压器本体噪声基频、谐波频率相同或相接近时，就会发生共振，隔声效果大大降低，在某些情况下甚至会成为噪声放大器。
[0007]为了降低冷却装置噪声一般采用的措施包括，选用低噪音冷却风扇，降低自冷式散热器的噪声，降低变压器本体噪声设计等。
[0008]也有学者提出电磁
‑
振动
‑
噪音耦合计算方法，将噪声归算到相应的机械振动，再建立机电一体化控制系统，实现机械振动与电磁谐波的一体化控制，具有良好的前景。
[0009]变压器在电网系统中处于电能传输的中间环节，由于电石炉、电解炉、各种类型的电机等大型非线性负载的存在，导致变压器与母线相连的过程中存在丰富的谐波成分，并且谐波成分随着负载的变化也会发生很大改变。谐波的存在，不仅表现为电网电压波形的畸变，同时也会引起变压器的附加损耗和噪声，导致设备本身过热以及对通讯设备带来电磁干扰。
[0010]综上所述变压器的谐波消除具有十分重要的意义，不仅可以单纯地减轻由于电磁谐波引起的变压器噪声，而且为将来实现机电一体化的降噪控制奠定基础。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种用于城市配变减振降噪的有源降噪方法及装置，利用高速数字信号处理器高速采样变压器电压信号，通过快速数字信号处理技术求解变压器中的谐波幅值，最后通过PWM电力电子技术逆变出幅值相同、相位相反的同次数谐波，实现谐波幅值的动态排序及动态的谐波消除。
[0012]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种用于城市配变减振降噪的有源降噪方法，通过检测变压器的输出电压信号，经过比例放大后，对放大后的电压信号经过傅里叶变换，计算出电网电压包含的主要谐波成分，确定主要谐波成分的谐波次数后，求解PWM逆变控制时刻的方程组，计算出电网四分之一个电压周波内的IGBT导通与关断的时刻，并以PWM信号的方式输出到IGBT驱动电路上，实现谐波噪声的消除。
[0013]本专利技术还提供了一种用于城市配变减振降噪的有源降噪装置，包括电网电压信号采集单元、高速信号处理及谐波分析单元、反相谐波发生单元；电网信号采集单元用于检测变压器的输出电压信号，经过比例放大后，输入到高速信号处理及谐波分析单元，高速信号处理及谐波分析单元对检测到的电压信号经过傅里叶变换，计算出电网电压包含的主要谐波成分，确定主要谐波成分的谐波次数后，求解PWM逆变控制时刻的方程组，计算出电网四分之一个电压周波内的IGBT导通与关断的时刻，并以PWM信号的方式输出到反相谐波发生单元的PWM逆变单元的IGBT驱动电路上，实现谐波噪声的消除。
[0014]在本专利技术一实施例中，电网电压信号采集单元包括高精度电压互感器、信号放大电路，高精度电压互感器测量范围50V至4200V，测量精度一次标称电流小于0.9％，非线性度低于0.3％，带宽
‑
3dB<13kHz，信号放大电路由高增益带宽积的运算放大器组成，工作频率在27至31.5GHz之间。
[0015]在本专利技术一实施例中，高速信号处理及谐波分析单元频率在400MHz以上，存储空间大于500k，最大采样点数为N
max
，电源系统频率为f，要求最大采样间隔
[0016]在本专利技术一实施例中，高速信号处理及谐波分析单元能够通过信号处理技术实现谐波占比的排序，并且，当最低次谐波幅值与高次谐波的幅值之比k达到100以后，即可满足要求，自动忽略更高次谐波的噪声影响。
[0017]在本专利技术一实施例中，电网四分之一个电压周波内的IGBT导通与关断的时刻是通过高速数字信号处理器计算得出，通过PWM脉宽调制技术逆变消除k次以下的谐波。
[0018]在本专利技术一实施例中，IGBT导通与关断的时刻的计算公式为：
[0019][0020]其中，α
i
为第i个开关时刻，i＝1,2,...p，p＝0,1,2,...，U3、U5……
U
(2p+1)
为3次、5次
……
2p+1次的谐波幅值，U
d
为PWM逆变电路直流母线电压。
[0021]相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用高速数字信号处理器高速采样变压器电压信号，通过快速数字信号处理技术求解变压器中的谐波幅值，最后通过PWM电力电子技术逆变出幅值相同、相位相反的同次数谐波，实现谐波幅值的动态排序及动态的谐波消除。
附图说明
[0022]图1为谐波消去法的输出PWM波形。
[0023]图2为本专利技术一种用于城市配变减振降噪的有源降噪装置的结构图。
[0024]图3为本专利技术系统结构图。
[0025]图4为本专利技术信号处理流程图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。
[0027]如图2、3所示，本专利技术一种用于城市配变减振降噪的有源降噪装置，包括三部分组成：1.电网电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于城市配变减振降噪的有源降噪方法，其特征在于，通过检测变压器的输出电压信号，经过比例放大后，对放大后的电压信号经过傅里叶变换，计算出电网电压包含的主要谐波成分，确定主要谐波成分的谐波次数后，求解PWM逆变控制时刻的方程组，计算出电网四分之一个电压周波内的IGBT导通与关断的时刻，并以PWM信号的方式输出到IGBT驱动电路上，实现谐波噪声的消除。2.一种用于城市配变减振降噪的有源降噪装置，其特征在于，包括电网电压信号采集单元、高速信号处理及谐波分析单元、反相谐波发生单元；电网信号采集单元用于检测变压器的输出电压信号，经过比例放大后，输入到高速信号处理及谐波分析单元，高速信号处理及谐波分析单元对检测到的电压信号经过傅里叶变换，计算出电网电压包含的主要谐波成分，确定主要谐波成分的谐波次数后，求解PWM逆变控制时刻的方程组，计算出电网四分之一个电压周波内的IGBT导通与关断的时刻，并以PWM信号的方式输出到反相谐波发生单元的PWM逆变单元的IGBT驱动电路上，实现谐波噪声的消除。3.根据权利要求2所述的一种用于城市配变减振降噪的有源降噪装置，其特征在于，电网电压信号采集单元包括高精度电压互感器、信号放大电路，高精度电压互感器测量范围50V至4200V，测量精度一次标称电流小于0.9％，非线性度低于0.3％，带宽
‑
3dB<13kHz，信号放...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文庚，陈冰斌，陈群力，高栩，江世雄，黄毅标，翁孙贤，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司福州供电公司，
类型：发明
国别省市：