一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统技术方案

发布时间：2025-05-12 22:25

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本发明专利技术公开一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，结合了被动隔声和有源噪声控制技术，其包括半封闭隔声结构、吸声材料、参考传声器、误差传声器、次级声源和自适应控制系统；半封闭隔声结构的一侧墙体上设有开口；对应半封闭隔声结构的开口一侧的墙体内壁面布置吸声材料，吸声材料与对应的内壁面呈间隙设置，吸声材料采用吸声结构的单层并联式微穿孔薄板；参考传声器用于采集开口处变压器的初级噪声信号，误差传声器用于采集抵消后的噪声信号，次级声源用于受自适应控制系统控制发出抵消声信号，自适应控制系统接收初级噪声信号并根据初级噪声信号采用自适应算法处理生成用于消除噪声的消声信号，经过数模转换后控制次级声源输出功率，如此能实现对变电站噪声的有效治理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力设备噪声控制领域，尤其涉及一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统。

技术介绍

1、随着城市化进程的推进及居民生活品质的提升，城市的用电需求量急剧增长，电力用户对电力的需求日益增加，部分变电站布点已深入到城市中心和人口密集区，这一变化使得变电站噪声污染问题受到越来越多的社会关注。

2、城区变电站一般采用全户内布置或者半户内布置，通常采取吸声、隔声和减振等措施降低噪声强度，主要针对可听频谱中高频噪声。但对于主变压器产生的低频噪声，因其波长长，穿透及绕射能力强的特点，传统被动噪声控制方式为了取得较好的降噪效果，就必须增加吸声材料的厚度或隔件的重量及高度，不仅投资成本高昂，占地空间大，采取封闭隔离等措施后，设备房间内的噪声反而会更大，对进入变电站工作的运维人员造成影响，同时完全封闭的隔声结构会影响变压器的通风散热，从而造成电气设备的安全隐患问题，此外以惠更斯原理为基础变电站电力设备的有源降噪技术，若要达到在三维空间内消除噪声的效果，在实际工程中，会导致过多的次级声源布置不仅会因应用场景受到限制，而且使降噪系统变得更加复杂。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，实现对变电站噪声的有效治理。

2、本专利技术采用的技术方案是：

3、一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其包括半封闭隔声结构、吸声材料、参考传声器、误差传声器、次级声源和自适应控制系统；半封闭隔声结构设置在变电站的外部，

4、进一步地，并联式微穿孔薄板的敷设时留距壁面设定深度的空腔。具体地，作为可行实施方式，设定深度为200mm。

5、进一步地，参考传声器、误差传声器、次级声源和自适应控制系统构成自适应有源噪声控制装置，有源噪声控制装置设置在墙体开口处。

6、进一步地，参考传声器采集的噪声信号和误差传声器采集的误差信号分别通过一信号调理电路中的前置放大器放大，并经过自适应控制系统高频滤波处理后进行a/d采样得到离散化的数字信号作为输入；自适应控制系统根据反馈的误差信号，利用前馈型控制结构的多通道最小均方滤波算法来不断调整参数，以改变次级声源输出抵消信号；输出抵消信号通过d/a转换后，经过功率放大器最后由次级声源输出，以与原噪声信号合成；自适应控制系统跟踪误差信号的效果不断优化，误差不断减小，逐渐实现最佳降噪效果以达到降低通过开口处向外环境辐射噪声的目的。

7、进一步地，参考传声器设于墙体开口对应入射侧的边缘处(即墙体内壁面一侧)，误差传声器设于墙体开口靠近透射侧的各边框面的中点位置，次级声源与误差传声器一一对应且同水平设置，次级声源设置在参考传声器和误差传声器之间。

8、进一步地，次级声源采用单指向性扬声器。

9、进一步地，误差传声器采用麦克风。

10、进一步地，在过程“利用多通道最小均方滤波算法来不断调整参数，以改变次级声源输出抵消信号”中，自适应控制系统具体运算流程为：

11、步骤1，设多通道控制系统有1个参考信号，有m个误差传声器，k个次级声源；

12、步骤2，在第n时刻，系统有k个滤波通道，整个系统权系数的矢量形式为：

13、w(n)＝[w1(n),w2(n),…,wk(n)]τ

14、其中每个滤波通道权矢量，阶数为l：

15、wj(n)＝[wj1(n),wj2(n),…,wjl(n)]τ

16、步骤3，当第n时刻，fir滤波器的输入的参考信号的矢量形式：

17、x(n)＝[x(n),x(n-1)，…,x(n-l+1)]τ

18、则计算得到k个次级声源输出矢量形式为y(n)＝[y1(n),y2(n)…,yk(n)]τ，其满足：

19、

20、步骤4，计算噪声从参考传声器传播至m个误差传声器处时经过初级声通道的延时的声信号，对应的表达式为：

21、d(n)＝[d1(n),d2(n),…,dm(n)]τ

22、步骤5，k个次级扬声器发出的次级噪声信号向m个误差传声器传递的声通道传递函数为：

23、

24、其中，smk(n)为第k个次级声源到第m个误差传声器的声波传播的声通道延时；

25、步骤6，计算得到m个误差传声器处的噪声残差信号组，具体的表达式为：

26、e(n)＝d(n)+s(n)y(n)

27、步骤7，构建基于总噪声残差声势能最小的目标函数j(n)，表达式如下：

28、

29、步骤8，利用最速下降法，设定为误差信号平方和的梯度，使得j(n)有最小值的无偏估计的权系数为：

30、

31、步骤9，引入r(n)为滤波参考信号作为输入信号x(n)经过次级通道滤波后的值：

32、rij(n)＝sij(n)x(n)，i∈[1,m]，j∈[1,k]；

33、步骤10，递推得到整个系统滤波器权重矩阵迭代公式：

34、w(n+1)＝w(n)-μ2eτ(n)r(n)，

35、式中μ为迭代步长；

36、步骤11，分解得到每个自适应滤波通道的权矢量如下：

37、

38、本专利技术采用以上技术方案，采用的低频微穿孔板吸声结构不仅声质量低、声阻高，而且材料薄，施工简便，经济性能好，吸声频带宽，解决了传统吸声墙面耗材量很高，长期使用后受灰尘、潮湿影响较大、维护麻烦等缺陷；同时开口处有源噪声控制装置能够不用对主变室进风口、出风口等进行封堵，解决了有效通风与降噪难兼备的矛盾；另外将三维空间降噪范围转移到开口局部空间降噪范围，能够大大节省次级声源与误差传声器的耗材，降低了有源噪声控制系统的复杂程度。

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【技术保护点】

1.一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特征在于：其包括半封闭隔声结构、吸声材料、参考传声器、误差传声器、次级声源和自适应控制系统；半封闭隔声结构的一侧墙体上设有开口；对应半封闭隔声结构的开口一侧的墙体内壁面布置吸声材料，吸声材料与对应的内壁面呈间隙设置，吸声材料采用吸声结构的单层并联式微穿孔薄板；参考传声器用于采集开口处变压器的初级噪声信号，误差传声器用于采集抵消后的噪声信号，次级声源用于受自适应控制系统控制发出抵消声信号，自适应控制系统接收初级噪声信号并根据初级噪声信号采用自适应算法处理生成用于消除噪声的消声信号，经过数模转换后控制次级声源输出功率。

2.根据权利要求1所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特征在于：并联式微穿孔薄板的板体采用铝合金材质，并联式微穿孔薄板的穿孔率为0.8％-1.2％，厚度1mm，孔径为0.2mm。

3.根据权利要求1所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特征在于：并联式微穿孔薄板的敷设时留距壁面设定深度的空腔。

4.根据权利要求1所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控

5.根据权利要求1所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特征在于：参考传声器采集的噪声信号和误差传声器采集的误差信号分别通过一信号调理电路中的前置放大器放大，并经过自适应控制系统高频滤波处理后进行A/D采样得到离散化的数字信号作为输入；自适应控制系统根据反馈的误差信号，利用前馈型控制结构的多通道最小均方滤波算法来不断调整参数，以改变次级声源输出抵消信号；输出抵消信号通过D/A转换后，经过功率放大器最后由次级声源输出，以与原噪声信号合成；自适应控制系统跟踪误差信号的效果不断优化，误差不断减小，逐渐实现最佳降噪效果以达到降低通过开口处向外环境辐射噪声的目的。

6.根据权利要求1所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特征在于：参考传声器设于墙体开口对应入射侧的边缘处，误差传声器设于墙体开口靠近透射侧的各边框面的中点位置，次级声源与误差传声器一一对应且同水平设置，次级声源设置在参考传声器和误差传声器之间。

7.根据权利要求1所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特征在于：次级声源采用单指向性扬声器。

8.根据权利要求1所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特征在于：误差传声器采用麦克风。

9.根据权利要求5所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特征在于：利用多通道最小均方滤波算法来不断调整参数，以改变次级声源输出抵消信号中自适应控制系统具体运算流程为：

...

【技术特征摘要】

3.根据权利要求1所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特征在于：并联式微穿孔薄板的敷设时留距壁面设定深度的空腔。

4.根据权利要求1所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特征在于：参考传声器、误差传声器、次级声源和自适应控制系统构成自适应有源噪声控制装置，有源噪声控制装置设置在墙体开口处。

5.根据权利要求1所述的一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡阳生，田佳奇，
申请(专利权)人：福建理工大学，
类型：发明
国别省市：

网址：一种半封闭隔声结构的变电站有源噪声控制系统技术方案 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/959528

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