基於內模控制的陣列式電力變壓器有源消聲技術研究

《基於內模控制的陣列式電力變壓器有源消聲技術研究》是依託武漢大學，由應黎明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於內模控制的陣列式電力變壓器有源消聲技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：應黎明
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

變電站電力變壓器噪聲污染是一個亟待解決的問題。本項目旨在構建基於內模控制的電力變壓器陣列式有源消聲控制系統，主要目標是降低電力變壓器的低頻噪聲。系統採用內模控制方式，研究快速、有效提取變壓器低頻噪聲信號特徵的算法和多通道頻域自適應濾波算法，研究濾波算法時延和次級聲源時滯對消聲系統的影響和消除這種影響的控制策略。分析協調系統的收斂速度與穩定性，分析系統非線性對消聲效果的影響和補償方法。通過理論分析和試驗研究提出次級聲源和誤差傳聲器的合理布放方案。項目的研究在電力變壓器噪聲主動控制算法和技術的套用上做一些探索性工作，為電力變壓器有源消聲的實用化奠定基礎，有重要的科學意義和工程套用價值。

結題摘要

城市化進程的快速推進和居民供電需求的持續增長，導致部分原有和新建變電站現已毗鄰於居民生活區域，站內電力設備噪聲擾民凸顯。針對這一問題，本項目利用有源噪聲控制技術，從噪聲信號分析及提取、系統控制結構、控制算法及其性能分析、次級通道辨識以及電力變壓器有源消聲系統套用研究等方面開展了深入的研究。 利用全相位FFT技術對變壓器噪聲進行頻譜特性分析，並採用全相位數字濾波技術作為前置信號處理，經前置處理後的初級噪聲信號諧波干擾小、毛刺少，且無時延，為有源噪聲控制系統實現提供基礎。 提出了一種多通道內模結構的FXLMS有源噪聲控制系統算法，並針對算法步長參數在收斂性和收斂精度中存在的矛盾性問題，採用遺傳算法進行參數尋優，Sigmoid函式控制步長變化。提高了算法前期的收斂速度和算法後期的收斂精度，提高了算法性能。 研究了次級通道參數對有源噪聲控制系統的影響，提出了一種改進箕舌線變步長LMS算法用於四次級通道參數線上辨識，顯著提升了收斂速度，解決了由系統的複雜性以及信號耦合帶來的系統收斂慢的問題。 針對聲感測器採集到衝擊性干擾信號易導致系統失穩的問題，提出了歸一化濾波語音μ律函式變換的LMS算法。該算法將輸入信號按自身平均能量進行歸一化處理以避免信號能量突變時引起梯度放大問題，將壓縮μ律函式做相應改變，重新定義歸一化LMS算法的代價函式，抑制誤差信號中的衝擊性干擾，加強了系統的抗擾能力。 項目在理論研究和仿真研究基礎上，構建一套變壓器有源噪聲控制系統，在實際變電站中進行了降噪實驗，在夾角40°的區域範圍中取得均值2.3dB的降噪量，有一定的降噪效果。