本發(fā)明涉及電力電容器的噪聲控制治理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于主動(dòng)振動(dòng)控制的電力電容器的噪聲控制方法。

背景技術(shù)：

近年越來越多的高壓、特高壓直流輸電工程得到建設(shè)，在高壓輸電工程中電力電容器是直流輸電過程中進(jìn)行濾波和無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾O(shè)備，但電容器裝置在工作過程產(chǎn)生的噪聲是一個(gè)突出問題。人們長(zhǎng)期暴露在85db(a)的噪聲環(huán)境下會(huì)損害人體的聽覺系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，中國(guó)電力科學(xué)研究院及河南電力試驗(yàn)研究院曾對(duì)直流換流站內(nèi)的可聽噪聲水平進(jìn)行過測(cè)量，結(jié)果表明：濾波器附近的噪聲水平最大達(dá)到89.7db。因此，濾波器的可聽噪聲污染已經(jīng)成為輸變電行業(yè)一個(gè)不可忽視的問題。

在電容器噪聲治理方法方面，目前主要采用<1>隔聲消聲降噪；<2>隔振器被動(dòng)減振降噪；<3>換流站整體布局優(yōu)化降噪三種降噪措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的現(xiàn)有技術(shù)中的降噪量級(jí)低、施工復(fù)雜、降噪頻率范圍無(wú)法自適應(yīng)的不足，提供了一種基于主動(dòng)振動(dòng)控制的電力電容器的噪聲控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于主動(dòng)振動(dòng)控制的電力電容器噪聲控制方法，包括m個(gè)電力電容器，分別設(shè)于各個(gè)電力電容器上的m個(gè)加速度傳感器，噪聲傳感器，控制器，分別設(shè)于各個(gè)電力電容器上的m個(gè)作動(dòng)器；控制器分別與各個(gè)加速度傳感器、噪聲傳感器和各個(gè)作動(dòng)器電連接；包括如下步驟：

(1-1)各個(gè)加速度傳感器分別采集電力電容器表面的振動(dòng)信號(hào)，靠近各個(gè)電力電容器的噪聲傳感器采集噪聲信號(hào)；

(1-2)控制器通過相干函數(shù)檢測(cè)振動(dòng)和噪聲的相關(guān)性，選取減振分量；

(1-3)控制器對(duì)減振分量進(jìn)行作動(dòng)器傳遞函數(shù)辨識(shí)；

(1-4)計(jì)算主動(dòng)減震驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

(1-5)控制器輸出m路減振控制信號(hào)分別到m個(gè)作動(dòng)器；

(1-6)重復(fù)步驟(1-1)至(1-3)；

(1-7)控制器更新作動(dòng)器傳遞函數(shù)；返回(1-4)。

傳統(tǒng)的減振方法無(wú)法根據(jù)電力電容器自身噪聲輻射特性的頻率、量級(jí)變化主動(dòng)調(diào)整自身的降噪策略，存在設(shè)計(jì)困難，施工困難、適應(yīng)性不強(qiáng)等特點(diǎn)。

本發(fā)明將主動(dòng)作動(dòng)器安裝到電力電容器外殼上，通過控制器的主動(dòng)控制算法進(jìn)行出力決策，輸出振幅與原振動(dòng)相等，方向相反的振動(dòng)，從而減小電力電容器的振動(dòng)量級(jí)，達(dá)到主動(dòng)振動(dòng)降噪的目的。

<1>傳感器采集電力電容器產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲信號(hào)，通過信號(hào)線將電容器的振動(dòng)噪聲信號(hào)傳送到控制器。

<2>控制器是一套能滿足主動(dòng)控制算法要求的測(cè)量和控制裝置，由dsp和相應(yīng)信號(hào)調(diào)理、ad轉(zhuǎn)換、da轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)單元組成。作為主動(dòng)控制的算法的承載裝置。

<3>主動(dòng)控制策略是指根據(jù)采集到的剩余振動(dòng)和噪聲，期望的振動(dòng)和噪聲為零，根據(jù)相應(yīng)策略計(jì)算出需要輸出的振動(dòng)量，通過控制器的da輸出到作動(dòng)器，從而抵消電力電容器激勵(lì)產(chǎn)生的振動(dòng)。

<4>作動(dòng)器：接受控制器的控制信號(hào)，輸出與電容器激勵(lì)方向相反的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的主動(dòng)控制。

電力電容器的噪聲激勵(lì)通常為工頻的倍頻信號(hào)，通常為60階以下，不超過30個(gè)分量導(dǎo)致，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電容器的噪聲控制。

作為優(yōu)選，步驟(1-1)包括如下步驟：

(101)m為5，控制器以12.8khz的采樣頻率，連續(xù)采集5個(gè)加速度傳感器的振動(dòng)信號(hào)a(n)，b(n)，c(n)，d(n)，e(n)和噪聲傳感器的噪聲信號(hào)s(n)；

(102)控制器以4096點(diǎn)為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，對(duì)a(n)，b(n)，c(n)，d(n)，e(n)和s(n)進(jìn)行快速傅里葉變換，分別得到fa(n)，fb(n)，fc(n)，fd(n)，fe(n)，fs(n)；

(103)控制器分別計(jì)算fa(n)，fb(n)，fc(n)，fd(n)，fe(n)，fs(n)的自功率譜ga(n)，gb(n)，gc(n)，gd(n)，ge(n)，gs(n)；將fa(n)，fb(n)，fc(n)，fd(n)，fe(n)分別與fs(n)計(jì)算互功率譜，得到gas(n)，gbs(n)，gcs(n)，gds(n)，ges(n)；

(104)控制器對(duì)每個(gè)自功率譜和每個(gè)互功率譜均進(jìn)行不少于平均數(shù)為8的線性平均；

(105)控制器對(duì)振動(dòng)信號(hào)幅值最大的30個(gè)頻率分量進(jìn)行標(biāo)記。

作為優(yōu)選，所述步驟(1-2)包括如下步驟：

(201)控制器計(jì)算振動(dòng)信號(hào)a(n)和噪聲信號(hào)s(n)的相干信號(hào)，得到相干信號(hào)coha(n)，

計(jì)算振動(dòng)信號(hào)b(n)和噪聲信號(hào)s(n)的相干信號(hào)，得到相干信號(hào)cohb(n)；

計(jì)算振動(dòng)信號(hào)c(n)和噪聲信號(hào)s(n)的相干信號(hào)，得到相干信號(hào)cohc(n)；

計(jì)算振動(dòng)信號(hào)d(n)和噪聲信號(hào)s(n)的相干信號(hào)，得到相干信號(hào)cohd(n)；

計(jì)算振動(dòng)信號(hào)e(n)和噪聲信號(hào)s(n)的相干信號(hào)，得到相干信號(hào)cohe(n)；

(202)控制器根據(jù)步驟(105)的頻率標(biāo)記，檢查x，y，z對(duì)應(yīng)相干函數(shù)的系數(shù)，將30個(gè)頻率分量中的系數(shù)小于0.5的頻率分量清除，30個(gè)頻率分量中剩余的頻率分量為獲得的減震分量。

作為優(yōu)選，所述步驟(1-3)包括如下步驟：

(301)控制器分別記錄辨識(shí)開始前振動(dòng)信號(hào)ga(n)，gb(n)，gc(n)，gd(n)，ge(n)，gs(n)；

(302)控制器根據(jù)標(biāo)記的頻率輸出作動(dòng)器控制，并使得ga(n)，gb(n)，gc(n)，gd(n)，ge(n)和gs(n)在控制頻率振動(dòng)幅值變化控制在20％+/-3％；

(303)控制器依據(jù)變化率和驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅值大小變化，計(jì)算控制信號(hào)對(duì)作動(dòng)器的傳遞函數(shù)。

作為優(yōu)選，所述步驟(1-4)包括如下步驟：

(401)控制器以12.8k為采樣率，每4個(gè)采樣點(diǎn)作為一次減振驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)周期，五個(gè)振動(dòng)信號(hào)分別定義為ga(n)，gb(n)，gc(n)，gd(n)，ge(n)，gs(n)；

(402)控制器分別判斷ga(n)，gb(n)，gc(n)，gd(n)，ge(n)，gs(n)對(duì)應(yīng)減震分量處當(dāng)前信號(hào)的幅值和相位；

(403)控制器分別生成需減震的的目標(biāo)減振信號(hào)，目標(biāo)減振信號(hào)乘上傳遞函數(shù)，生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)da(n)，db(n)，dc(n)，dd(n)和de(n)。

作為優(yōu)選，所述步驟(1-5)包括如下步驟：

(501)控制器對(duì)輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)da(n)，db(n)，dc(n)，dd(n)和de(n)進(jìn)行插值濾波，從而滿足硬件da實(shí)際輸出頻率的要求；

(502)控制器將各個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過da轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并以電流形式輸給作動(dòng)器。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：適應(yīng)性強(qiáng)，施工簡(jiǎn)單，減震、降噪效果好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種原理框圖；

圖2是本發(fā)明的一種流程圖。

圖中：電力電容器1、加速度傳感器2、噪聲傳感器3、控制器4、作動(dòng)器5。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

如圖1所示的實(shí)施例是一種基于主動(dòng)振動(dòng)控制的電力電容器噪聲控制方法，包括12個(gè)電力電容器1，分別設(shè)于各個(gè)電力電容器上的12個(gè)加速度傳感器2，噪聲傳感器3，控制器4，分別設(shè)于各個(gè)電力電容器上的12個(gè)作動(dòng)器5；控制器分別與各個(gè)加速度傳感器、噪聲傳感器和各個(gè)作動(dòng)器電連接；如圖2所示，包括如下步驟：

步驟100，各個(gè)加速度傳感器分別采集電力電容器表面的振動(dòng)信號(hào)，靠近各個(gè)電力電容器的噪聲傳感器采集噪聲信號(hào)；

步驟200，控制器通過相干函數(shù)檢測(cè)振動(dòng)和噪聲的相關(guān)性，選取減振分量；

步驟300，控制器對(duì)減振分量進(jìn)行作動(dòng)器傳遞函數(shù)辨識(shí)；

步驟400，計(jì)算主動(dòng)減震驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

步驟500，控制器輸出m路減振控制信號(hào)分別到m個(gè)作動(dòng)器；

步驟600，重復(fù)步驟100至300；

步驟700，控制器更新作動(dòng)器傳遞函數(shù)；返回400。

本發(fā)明的降噪方案迭代優(yōu)化，是對(duì)之前的降噪效果進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)價(jià)，通過調(diào)整傳遞函數(shù)等方法，進(jìn)一步細(xì)化控制過程。

步驟100包括如下步驟：

<101>控制器以12.8khz的采樣頻率，連續(xù)采集五個(gè)面的振動(dòng)信號(hào)，a(n)，b(n)，c(n)，d(n)，e(n)和噪聲信號(hào)s(n)；

<102>控制器以4096點(diǎn)為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，對(duì)采集到的a(n)，b(n)，c(n)，d(n)，e(n)進(jìn)行快速傅里葉變換(fft)，分別得到fa(n)，fb(n)，fc(n)，fd(n)，fe(n)，fs(n)；

fft計(jì)算公式為：

<103>控制器分別計(jì)算fa(n)，fb(n)，fc(n)，fd(n)，fe(n)，fs(n)的自功率譜ga(n)，gb(n)，gc(n)，gd(n)，ge(n)，gs(n)；fa(n)，fb(n)，fc(n)，fd(n)，fe(n)分別與fs(n)計(jì)算互功率譜，分別得到gas(n)，gbs(n)，gcs(n)，gds(n)，ges(n)；

自功率譜公式為：

互功率譜公式為：

說明：fx表示信號(hào)x的fft變換，是fx的共軛。

<104>對(duì)每個(gè)自功率譜和每個(gè)互功率譜進(jìn)行不少于平均數(shù)為8的線性平均；

<105>對(duì)振動(dòng)信號(hào)幅值最大的30個(gè)頻率分量進(jìn)行標(biāo)記。

步驟200包括如下步驟：

<201>控制器計(jì)算振動(dòng)信號(hào)a(n)和噪聲信號(hào)s(n)的相干信號(hào)，得到相干信號(hào)coha(n)，

計(jì)算振動(dòng)信號(hào)b(n)和噪聲信號(hào)s(n)的相干信號(hào)，得到相干信號(hào)cohb(n)，

計(jì)算振動(dòng)信號(hào)c(n)和噪聲信號(hào)s(n)的相干信號(hào)，得到相干信號(hào)cohc(n)，

計(jì)算振動(dòng)信號(hào)d(n)和噪聲信號(hào)s(n)的相干信號(hào)，得到相干信號(hào)cohd(n)，

計(jì)算振動(dòng)信號(hào)e(n)和噪聲信號(hào)s(n)的相干信號(hào)，得到相干信號(hào)cohe(n)；相干信號(hào)的計(jì)算公式為：

相干函數(shù)的值在0-1之間，越接近1表示信號(hào)相關(guān)性越高，即響應(yīng)信號(hào)與參考信號(hào)的關(guān)聯(lián)性越高，只有相關(guān)性高的部分才可根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行噪聲控制。

<202>根據(jù)105的頻率標(biāo)記，檢查x，y，z對(duì)應(yīng)相干函數(shù)的系數(shù)，將30個(gè)頻率分量中的系數(shù)小于0.5的頻率分量清除，30個(gè)頻率分量中剩余的頻率分量為獲得的減震分量。

步驟300包括如下步驟：

<301>控制器分別記錄辨識(shí)開始前的振動(dòng)信號(hào)ga(n)，gb(n)，gc(n)，gd(n)，ge(n)，gs(n)。

<302>根據(jù)標(biāo)記的頻率輸出作動(dòng)器控制，并使得ga(n)，gb(n)，gc(n)，gd(n)，ge(n)，gs(n)在控制頻率振動(dòng)幅值變化控制在20％+/-3％。

<303>依據(jù)變化率和驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅值大小變化，計(jì)算控制信號(hào)對(duì)作動(dòng)器的傳遞函數(shù)。

步驟400包括如下步驟：

<401>控制器以12.8k為采樣率，每4個(gè)采樣點(diǎn)作為一次減振驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)周期，五個(gè)振動(dòng)信號(hào)分別定義為ga(n)，gb(n)，gc(n)，gd(n)，ge(n)，gs(n)。

<402>分別判斷ga(n)，gb(n)，gc(n)，gd(n)，ge(n)，gs(n)對(duì)應(yīng)各標(biāo)記頻率分量處當(dāng)前信號(hào)的幅值和相位；

<403>分別生成需減震的的目標(biāo)減振信號(hào)，乘上傳遞函數(shù)，生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)da(n)，db(n)，dc(n)，dd(n)，de(n)。

步驟500包括如下步驟：

<501>對(duì)輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)da(n)，db(n)，dc(n)，dd(n)，de(n)進(jìn)行插值濾波，從而滿足硬件da實(shí)際輸出頻率的要求。

<502>控制器將數(shù)字信號(hào)通過da轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并以電流形式輸給作動(dòng)器。

應(yīng)理解，本實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。