CN112555341A - 一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统 - Google Patents

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王文静
鲁晓莉
陆东
刘忠喜
于彬
孔丹晖
邵佳妮
倪路瑶
施慧娟
胡民
�田�浩
周正宇
吴林颖
张海龙
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Abstract

本发明涉及一种变压器减振系统，尤其是一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统，包括磁流变阻尼器、位移传感器、加速度传感器、电流驱动器和主动控制器；磁流变阻尼器、位移传感器、加速度传感器、电流驱动器分别与主动控制器连接；所述的位移传感器用于采集变压器的位移信号，所述的加速度传感器用于采集变压器在运动过程中的加速度信号，主控制器接收位移传感器采集到的变压器的位移信号以及加速度传感器采集到的变压器的加速度信号，主控制器控制电流驱动器输出控制电流到磁流变阻尼器。在不改变电力变压器现有变压器本体结构的前提下，实现对电力变压器振动噪声的抑制，可适用于各种工作环境下的变电站和配电站。

Description

一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统
技术领域
本发明涉及电力变压器的减震系统领域，尤其是一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统。
背景技术
终端变电站、配电站一般处于人口密集的城区，电压等级一般在110kV及以下，变压器台数多、容量大使得变电站振动噪声问题尤为显著。电力变压器噪声最大甚至可以超过100dB(A)，如不采取相应的控制措施，将会使变电站周边噪声严重超过中国声环境质量标准。变压器运行时产生持续的噪声会引起人焦虑不安等情绪，严重影响身心健康。开展变压器振动特性及其控制措施的研究既可以确保电力设备安全可靠运行、又能保障周边居民身心健康。
磁流变阻尼器是通过改变控制装置的参数来实现对结构振动的可调控制,其主要特点是所需外加能量很少、装置简单、不易失稳。磁流变阻尼器可在一定的范围内通过调整磁场强度来调整减振器的阻尼系数，实现振动的主动控制。阻尼器主要考虑用阻尼力来耗散动能、冲击，不用考虑回复力，当然一部分阻尼器是自身具有回复力的，如弹簧、橡胶垫等。而磁流变阻尼器兼顾以上因素，同时还具有一定的连续工作能力，同时磁流变阻尼器还并联一部分橡胶使得在工作状态下发生剪切位移时，产生一个回复力来使磁流变阻尼器回复到中心位置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是通过磁流变阻尼器减少电力变压器振动噪声，本发明提出了一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统，包括磁流变阻尼器、位移传感器、加速度传感器、电流驱动器和主动控制器；
磁流变阻尼器、位移传感器、加速度传感器、电流驱动器分别与主动控制器连接；磁流变阻尼器、位移传感器、加速度传感器、电流驱动器以及主动控制器分别安装在电力变压器壳体表面，与电力变压器壳体连接；
磁流变阻尼器设置在变压器下表面，位移传感器与磁流变阻尼器并列安装在变压器下表面，振动加速度传感器贴合在电力变压器壳体侧面；
所述的位移传感器用于采集变压器的位移信号，变压器静止状态时位移记为 x0，变压器垂直振动位移记为xs。
所述的加速度传感器用于采集变压器在运动过程中的加速度信号。
主控制器接收位移传感器采集到的变压器的位移信号以及加速度传感器采集到的变压器的加速度信号。主控制器将接收到的加速度信号换算成速度值，记为
Figure RE-GDA0002921034500000021
主控制器控制电流驱动器输出控制电流到磁流变阻尼器。
当xs-x0与
Figure RE-GDA0002921034500000022
方向一致时，主控制器控制电流驱动器输出最大电流imax，至磁流变阻尼器的励磁线圈，反之则主控制器控制电流驱动器输出零电流，在主控制器的控制下，电流驱动器输出的电流记为：
Figure RE-GDA0002921034500000023
其中，i表示主控制器输出的控制电流，imax表示磁流变阻尼器允许输入最大电流；x0为变压器静止状态时的位移，xs为变压器垂直振动位移，
Figure RE-GDA0002921034500000024
为变压器垂直振动速度。
进一步的，在变压器的下表面还设置有螺旋弹簧，磁流变阻尼器位于螺旋弹簧中。设置螺旋弹簧为了进一步增大变压器的震动阻尼。
进一步的，在变压器下表面至少设置4个磁流变阻尼器，设置多个磁流变阻尼器有利于增大阻尼，磁流变阻尼器的设置数量根据变压器的大小、重量等来决定。
本发明与现有技术相比具有下列优点：一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统，能通过磁流变阻尼器与主动控制器的设置，在不改变电力变压器现有变压器本体结构的前提下，实现对电力变压器振动噪声的抑制，可适用于各种工作环境下的变电站和配电站，同时该主动减振系统可以灵活采用多种控制算法，灵活控制磁流变阻尼器的驱动电流，易于实现与优化，进一步提高了系统的普适性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的动力学示意图。
图2是本发明的控制结构示意图。
图3是本发明的实施示意图。
其中，1、主动控制器；2、位移传感器；3、磁流变阻尼器；4、加速度传感器；5、变压器；
具体实施方式
为了进一步说明本发明实现的技术手段、创作特征，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如果1所示，一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统，包括磁流变阻尼器3、位移传感器2、加速度传感器4、电流驱动器和主动控制器1；
磁流变阻尼器3、位移传感器2、加速度传感器4、电流驱动器分别与主动控制器1连接；磁流变阻尼器3、位移传感器2、加速度传感器4、电流驱动器以及主动控制器1连接分别安装在电力变压器5壳体表面，与电力变压器5壳体连接；
磁流变阻尼器3设置在变压器5下表面，位移传感器2与磁流变阻尼器3 并列安装在变压器5下表面，变压器5下表面还设置有螺旋弹簧，磁流变阻尼器 3位于螺旋弹簧中，振动加速度传感器4贴合在电力变压器5壳体侧面；
所述的位移传感器2用于采集变压器5的位移信号，变压器5静止状态时位移记为x0，变压器5垂直振动位移记为xs；本发明中，变压器5的初始位置x0和变压器5垂直振动位移xs均是指变压器5下表面相对于地的位移量。
所述的加速度传感器4用于采集变压器5在运动过程中的加速度信号。
主动控制器1接收位移传感器2采集到的变压器5的位移信号以及加速度传感器4采集到的变压器5的加速度信号。主控制器将接收到的变压器5的位移信号换算成位移值，主控制器将接收到的加速度信号换算成速度值，记为
Figure RE-GDA0002921034500000031
当xs-x0与
Figure RE-GDA0002921034500000032
方向一致时，主控制器控制电流驱动器输出最大电流imax，至磁流变阻尼器3的励磁线圈，反之则主控制器控制电流驱动器输出零电流，在主控制器的控制下，电流驱动器输出的电流记为：
Figure RE-GDA0002921034500000033
其中，i表示主控制器输出的控制电流，imax表示磁流变阻尼器允许输入最大电流；x0为变压器静止状态时对地的位移，xs为变压器对地的振动位移；
Figure RE-GDA0002921034500000041
为变压器垂直振动速度。

Claims (4)

1.一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统，其特征在于，包括磁流变阻尼器、位移传感器、加速度传感器、电流驱动器和主动控制器；
磁流变阻尼器、位移传感器、加速度传感器、电流驱动器分别与主动控制器连接；磁流变阻尼器、位移传感器、加速度传感器、电流驱动器以及主动控制器分别安装在电力变压器壳体表面，与电力变压器壳体连接；
磁流变阻尼器设置在变压器下表面，位移传感器与磁流变阻尼器并列安装在变压器下表面，振动加速度传感器贴合在电力变压器壳体侧面；
所述的位移传感器用于采集变压器的位移信号，变压器静止状态时位移记为x0，变压器垂直振动位移记为xs；所述的加速度传感器用于采集变压器在运动过程中的加速度信号；
主控制器用于接收位移传感器采集到的变压器的位移信号以及加速度传感器采集到的变压器的加速度信号，主控制器控制电流驱动器输出控制电流到磁流变阻尼器。
2.一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统，其特征在于，主控制器将接收到的加速度信号换算成速度值，记为
Figure FDA0002789021290000011
当xs-x0与
Figure FDA0002789021290000012
方向一致时，主控制器控制电流驱动器输出最大电流imax至磁流变阻尼器的励磁线圈，反之则主控制器控制电流驱动器输出零电流，主控制器控制电流驱动器输出的电流记为：
Figure FDA0002789021290000013
其中，i表示主控制器输出的控制电流，imax表示磁流变阻尼器允许输入最大电流；x0为变压器静止状态时位移，xs为变压器垂直振动位移；
Figure FDA0002789021290000014
为变压器垂直振动速度。
3.根据权利要求1所述的一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统，其特征在于，在变压器的下表面还设置有螺旋弹簧，磁流变阻尼器位于螺旋弹簧中。
4.根据权利要求1所述的一种用于电力变压器的磁流变阻尼器减振系统，其特征在于，在变压器下表面至少设置4个磁流变阻尼器。
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