CN106949010A - 一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统 - Google Patents

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盛仕杰
曾宪文
高桂革
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Shanghai Dianji University
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0296—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor to prevent, counteract or reduce noise emissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F05B2260/962—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by means creating "anti-noise"
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

本发明提供了一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，包括用于收集风力发电机在运转过程中产生的噪音的信号采集单元，信号采集单元与信号分析单元相连，信号分析单元与反噪音产生单元相连，反噪音产生单元与反噪音输出单元相连。系统根据原噪音产生与原噪音波形相同、振幅相反的反噪音信号，并输出。采用有源降噪这种主动降噪方法，通过产生反噪音，可以把原噪音削减到非常低的程度，可以大幅降低噪音对人生活的影响，提高用户风力发电机的接受程度。系统属于外接设备，安装快速简便，不需要对叶片、齿轮箱的机组原有结构进行改造，节省时间和成本；系统可以应用在各种类型的风力发电机组，不受到机组体积、工作环境等因素的限制。

Description

一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统
技术领域
本发明涉及风力发电机组降噪技术领域，尤其涉及一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统。
背景技术
随着我国风电产业的蓬勃发展，风电机组的规模变得多样化，出现了家用机组、小型机组、中大型机组等类型。机组安装的位置也不再局限于偏远地区，根据需要还会安装在居民建筑物顶部、城镇附近等位置。风力发电机组在运行过程中，其电机部件会因为运转而产生不可避免的噪声，对周边环境造成影响。
传统的降噪技术多为减小摩擦等被动降噪技术，对风电机组改造较大，效果一般。主动降噪技术是一项比较完善的技术，它能通过外部安装设备，而不用改造原设备，就能起到非常好的降噪效果，在耳机、汽车、管道等各种领域都有所应用。将其应用于风力发电机组的降噪领域，从声源角度入手，对声音频谱进行控制，必将有效的降低机组噪音，有效避免对环境的干扰。但是现有的主动降噪技术所用的设备成本较高，如果要获得更好的降噪效果，需要安装多套设备，操作麻烦，也提高了成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何简单、低成本地降低风力发电机组的噪音。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：包括用于收集风力发电机在运转过程中产生的噪音的信号采集单元，信号采集单元与信号分析单元相连，信号分析单元与反噪音产生单元相连，反噪音产生单元与反噪音输出单元相连。
优选地，所述信号采集单元收集风力发电机组在运转过程中产生的噪音，并将收集到的噪音信号传递给信号分析单元。
优选地，所述风力发电机在运转过程中产生的噪音包括空气动力噪声、机械振动噪声、电磁噪声。
更优选地，所述信号分析单元接收信号采集单元传来的信号并进行测量和计算，分析原噪音，然后将分析结果传递给反噪音产生单元。
进一步地，所述反噪音产生单元根据所述分析结果，产生与原噪音波形相同、振幅相反的反噪音信号，并将反噪音信号传递给反噪音输出单元。
更进一步地，所述反噪音输出单元将反噪音的电信号转换为声音输出。
优选地，所述信号采集单元采用麦克风。
优选地，所述反噪音输出单元采用动态扬声器，动态扬声器在噪音源附近安装多个。
优选地，还包括检测反馈单元，检测反馈单元连接反噪音输出单元和信号分析单元。
更优选地，所述检测反馈单元检测反噪音输出单元输出的反噪音，并反馈给信号分析单元，信号分析单元根据理论输出值与实际反馈值的误差及时进行信号的动态调整
相比现有技术，本发明提供的基于有源消声的风力发电机主动降噪系统具有如下有益效果：
1、采用有源降噪这种主动降噪方法，通过产生反噪音，可以把叶轮、齿轮组、主轴所产生的噪音削减到非常低的程度，可以大幅降低噪音对人生活的影响，提高用户风力发电机的接受程度。
2、该系统属于外接设备，安装快速简便，不需要对叶片、齿轮箱的机组原有结构进行改造，节省时间和成本；
3、该系统可以应用在各种类型的风力发电机组，不受到机组体积、工作环境等因素的限制。
附图说明
图1为本实施例提供的基于有源消声的风力发电机主动降噪系统结构框图；
图2为降噪原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1为本实施例提供的基于有源消声的风力发电机主动降噪系统结构框图，所述的基于有源消声的风力发电机主动降噪系统由信号采集单元、信号分析单元、反噪音产生单元、反噪音输出单元、检测反馈单元等组成。
信号采集单元与信号分析单元相连，信号分析单元与反噪音产生单元相连，反噪音产生单元与反噪音输出单元相连，检测反馈单元连接反噪音输出单元和信号分析单元；
信号采集单元用于收集风力发电机组在运转过程中产生的空气动力噪声、机械振动噪声、电磁噪声，并将收集到的声音信号传递给信号分析单元；
信号分析单元用于对收集到的信号进行测量与计算，分析原噪音，然后将分析结果传递给反噪音产生单元；
反噪音产生单元根据分析结果，产生与原噪音波形相同、振幅相反的反噪音信号，如图2所示，并将反噪音信号传递给反噪音输出单元。
反噪音输出单元将反噪音的电信号转换为声音输出；
检测反馈单元检测反噪音输出单元输出的反噪音，并反馈给信号分析单元，信号分析单元根据理论输出值与实际反馈值的误差及时进行信号的动态调整。
本实施例中，信号采集单元采用麦克风，反噪音输出单元采用动态扬声器。在机组工作过程中，麦克风接收风轮、主轴、齿轮箱等运转过程中产生的噪声，并将采集到的噪声信号传递给信号分析单元；信号分析单元过滤掉振幅较小的干扰信号，提取主要的音频数据，对其进行傅立叶计算、经验模式分解和窄带分解，为产生反噪音提供依据，然后将分析结果传递给反噪音产生单元；反噪音产生单元根据分析结果，产生与原噪音波形相同、振幅相反的反噪音信号，并将反噪音信号传递给动态扬声器；动态扬声器将反噪音的电信号转换为声音输出。
用于输出的动态扬声器应根据需要在噪音源附近安装多个，可以达到更加好的降噪效果。从而，可以利用采集的风电机组噪音，实现对风力发电机组的主动降噪，对降低风力发电机组对环境的影响有重要意义。
本发明提供的系统适用于风电降噪领域，能够减少风力发电机组各部件发出的噪音，减小其对环境的负面影响。

Claims (10)

1.一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：包括用于收集风力发电机在运转过程中产生的噪音的信号采集单元，信号采集单元与信号分析单元相连，信号分析单元与反噪音产生单元相连，反噪音产生单元与反噪音输出单元相连。
2.如权利要求1所述的一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：所述信号采集单元收集风力发电机组在运转过程中产生的噪音，并将收集到的噪音信号传递给信号分析单元。
3.如权利要求1或2所述的一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：所述风力发电机在运转过程中产生的噪音包括空气动力噪声、机械振动噪声、电磁噪声。
4.如权利要求2所述的一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：所述信号分析单元接收信号采集单元传来的信号并进行测量和计算，分析原噪音，然后将分析结果传递给反噪音产生单元。
5.如权利要求4所述的一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：所述反噪音产生单元根据所述分析结果，产生与原噪音波形相同、振幅相反的反噪音信号，并将反噪音信号传递给反噪音输出单元。
6.如权利要求5所述的一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：所述反噪音输出单元将反噪音的电信号转换为声音输出。
7.如权利要求1所述的一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：所述信号采集单元采用麦克风。
8.如权利要求1所述的一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：所述反噪音输出单元采用动态扬声器，动态扬声器在噪音源附近安装多个。
9.如权利要求6所述的一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：还包括检测反馈单元，检测反馈单元连接反噪音输出单元和信号分析单元。
10.如权利要求9所述的一种基于有源消声的风力发电机主动降噪系统，其特征在于：所述检测反馈单元检测反噪音输出单元输出的反噪音，并反馈给信号分析单元，信号分析单元根据理论输出值与实际反馈值的误差及时进行信号的动态调整。
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