CN113447743B - 一种变压器空载噪声确定方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种变压器空载噪声确定方法、装置及系统，本方案中通过对磁致伸缩率的确定实现对导致空载噪声的磁致伸缩能量的计算，从而确定出噪声的总能量，由于空载噪声主要来源于铁芯的磁致伸缩，因此，通过磁致伸缩确定出的噪声的能量更精确，摒弃了采用经验公式确定噪声能量，避免了通过经验公式确定噪声能量导致的噪声误差大的问题。
Description
技术领域
本申请涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器空载噪声确定方法、装置及系统。
背景技术
变压器本体的噪声主要是由铁芯的磁致伸缩引起的，目前对于变压器噪声的计算通常采用传统计算公式计算，传统计算公式是通过大量相关数据拟合形成，类似于经验公式，而并不能对噪声源进行计算，这就导致计算出的噪声误差较大。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种变压器空载噪声确定方法、装置及系统，其具体方案如下：
一种变压器空载噪声确定方法，包括：
基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式；
基于所述磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻所述变压器的铁芯的磁致伸缩率；
基于所述铁芯的磁路几何长度及磁致伸缩率确定所述铁芯的不同时刻的磁致伸缩量；
基于所述铁芯的预设结构参数及所述不同时刻的磁致伸缩量确定所述铁芯的磁致伸缩能量；
基于所述磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。
进一步的，还包括：
确定变压器一个工作周期内的时间步数及时间步长；
基于所述时间步长确定每一个时间步对应的时刻。
进一步的，还包括：
对所述磁致伸缩能量进行归一化处理，生成第一离散数组；
基于所述第一离散数组与所述铁芯的声功率的乘积生成第二离散数组；
对所述第二离散数组进行快速傅里叶变换，生成声功率频谱及声功率级频谱。
进一步的，还包括：
基于所述铁芯的芯柱等效长度和与所述铁芯的铁轭等效长度和相加的和与所述铁芯的第一影响系数确定所述铁芯的磁路几何长度。
进一步的，所述确定变压器一个工作周期内的时间步数及时间步长，包括：
确定变压器一个工作周期内的时间步数；
基于所述时间步数与所述变压器的工作频率的乘积确定时间步长。
进一步的，所述生成声功率级频谱，包括：
基于声功率及声功率级换算公式将生成的声功率频谱切换为声功率级频谱，所述声功率及声功率级换算公式至少包括将所述铁芯的基准声功率与所述铁芯的声功率的比值进行对数运算。
进一步的，所述预设结构参数至少包括：
所述铁芯的接缝形式的影响指数，所述铁芯的结构形式及重量的影响指数及所述铁芯的整体等效刚度。
一种变压器空载噪声确定系统，包括：
第一确定单元，用于基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式；
第二确定单元，用于基于所述磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻所述变压器的铁芯的磁致伸缩率；
第三确定单元，用于基于所述铁芯的磁路几何长度及磁致伸缩率确定所述铁芯的不同时刻的磁致伸缩量；
第四确定单元，用于基于所述铁芯的预设结构参数及所述不同时刻的磁致伸缩量确定所述铁芯的磁致伸缩能量；
第五确定单元，用于基于所述磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。
一种变压器空载噪声确定装置，包括：
处理器，用于基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式；基于所述磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻所述变压器的铁芯的磁致伸缩率；基于所述铁芯的磁路几何长度及磁致伸缩率确定所述铁芯的不同时刻的磁致伸缩量；基于所述铁芯的预设结构参数及所述不同时刻的磁致伸缩量确定所述铁芯的磁致伸缩能量；基于所述磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量；
存储器，用于存储所述处理器执行上述步骤的程序。
一种存储介质，用于至少存储一组指令集；
所述指令集用于被调用并至少执行如上任一项的变压器空载噪声确定的方法。
从上述技术方案可以看出，本申请公开的变压器空载噪声确定方法、装置及系统，基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式，基于磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻变压器的铁芯的磁致伸缩率，基于磁致伸缩率及铁芯的磁路集合长度确定铁芯的不同时刻的磁致伸缩量，基于铁芯的预设结构参数及不同时刻的磁致伸缩量确定铁芯的磁致伸缩能量，基于磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。本方案中通过对磁致伸缩率的确定实现对导致空载噪声的磁致伸缩能量的计算，从而确定出噪声的总能量，由于空载噪声主要来源于铁芯的磁致伸缩，因此，通过磁致伸缩确定出的噪声的能量更精确，摒弃了采用经验公式确定噪声能量，避免了通过经验公式确定噪声能量导致的噪声误差大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种变压器空载噪声确定方法的流程图；
图2为本申请实施例公开的一个周期内磁密随时间变化的关系曲线图；
图3为本申请实施例公开的一种磁致伸缩率与磁密之间的磁致伸缩曲线的示意图；
图4为本申请实施例公开的一种铁芯结构示意图；
图5为本申请实施例公开的一种磁致伸缩能量随时间变化的示意图；
图6为本申请实施例公开的一种变压器空载噪声确定方法的流程图；
图7为本申请实施例公开的一种声功率级频谱的示意图；
图8为本申请实施例公开的一种变压器空载噪声确定系统的结构示意图；
图9为本申请实施例公开的一种变压器空载噪声确定装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请公开了一种变压器空载噪声确定方法，其流程图如图1所示，包括：
步骤S11、基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式；
步骤S12、基于磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻变压器的铁芯的磁致伸缩率；
步骤S13、基于铁芯的磁路几何长度及磁致伸缩率确定铁芯的不同时刻的磁致伸缩量；
步骤S14、基于铁芯的预设结构参数及不同时刻的磁致伸缩量确定铁芯的磁致伸缩能量；
步骤S15、基于磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。
变压器本体的噪声主要是由铁芯的磁致伸缩产生的，即在磁场中，铁芯会在磁化方向发生伸长或缩短，由此产生噪声，为了确定噪声能量，就需要对磁致伸缩进行分析以确定磁致伸缩能量，并最终基于磁致伸缩能量确定噪声能量，从而实现针对不同的铁芯进行精确噪声能量的确定。
其中，磁密为磁通密度，是指垂直通过单位面积的磁力线的数量，其与磁导率及磁场强度相关，也与磁通量相关，因此，对于不同变压器中的铁芯，其对应的磁通密度可能是不同的，也可能是相同的。在对某一个变压器的噪声进行确定时，需要首先针对该变压器的铁芯确定其对应的磁通密度，即预设磁密。
另外，磁通密度会随着时间的变化而变化，因此，需要确定磁密随着时间变化的函数关系式，即磁密时程。
其中，磁密随时间变化的函数关系式为：
B(t)＝Bm×sin(ωt)
其中，Bm为预设磁密，上式中，ω＝2πf，t为时间步对应的时刻。如图2所示，为一个周期内磁密随时间变化的关系曲线，其是呈正弦曲线变化的。
另外，时间步对应的时刻的确定，可以为：确定变压器一个工作周期内的时间步数及时间步长，基于时间步长确定每一个时间步对应的时刻。
假设变压器一个工作频率为f的工作周期内时间步数为N，则
N＝2m
其中，m为整数，且m≥4。即只要m为大于或等于4的整数，就可以任意取值。
时间步长Δt为：
那么，对应的，每一时间步对应的时刻t为：
t＝n×Δt，其中，n＝1,2,......,N。
确定铁芯的磁致伸缩能量至少还需要确定硅钢片的磁致伸缩率，磁致伸缩率是指磁致伸缩系数随外磁场变化的变化率，由于磁致伸缩系数具有空间取向性，因此，磁致伸缩率也具有空间取向性，通常所说的磁致伸缩率是指平行于外磁场方向的磁致伸缩系数的变化率。
磁致伸缩率与磁密相关，而磁密随着时间的变化而变化，则磁致伸缩率也会随着时间的变化而变化，并且，磁致伸缩率是随着磁通密度进行阶段性变化，即在某一范围内的磁通密度下，磁致伸缩率是相同的，具有多个不同的磁密范围，在每一个磁密范围内，磁致伸缩率是相同的，而对于不同的磁密范围，磁致伸缩率是不同的，如图3所示，为磁致伸缩率与磁密之间的磁致伸缩曲线。
具体的，根据铁芯磁密计算过程，结合硅钢片磁致伸缩特性曲线，采用插值法可得到不同时刻铁芯的磁致伸缩率：
λ(t)＝int erp1(B,λ,B(t),method)
其中，B、λ分别为构成磁致伸缩曲线的数据点，B代表磁密，λ表示磁致伸缩率，method指代不同的插值方法，如：线性插值，样条插值，多项式插值等。
在磁致伸缩率确定后，基于磁致伸缩率即可确定不同时刻的磁致伸缩量，公式如下：
ΔL(t)＝L×λ(t)
其中，L为铁芯的磁路几何长度，λ(t)为不同时刻铁芯的磁致伸缩率。
进一步的，铁芯的磁路几何长度为：基于铁芯的芯柱等效长度与铁芯的铁轭等效长度和相加的和与铁芯的第一影响系数确定铁芯的磁路几何长度。
计算公式如下：
L＝b×(∑L(柱)+∑L(轭))
其中，∑L(柱)代表铁芯的芯柱等效长度和，∑L(轭)代表铁轭等效长度和，b代表第一影响系数，取值范围为0.83-2.37。
其中，第一影响系数可以为：铁芯界面、接缝结构对等效长度的影响系数。
如图4所示，为铁芯结构示意图，其中，主柱4和旁柱3的长度和等效为∑L(柱)，主轭1和旁轭2的长度和等效为∑L(轭)。
铁芯的磁致伸缩能量与铁芯的磁致伸缩量相关，磁致伸缩能量由不同时刻的磁致伸缩量及铁芯的预设结构参数决定。
其中，铁芯的预设结构参数至少包括：铁芯的接缝形式的影响指数，铁芯的结构形式及重量的影响指数及铁芯的整体等效刚度。
因此，磁致伸缩能量的计算公式如下：
E(t)＝a×K×(ΔL(t))2h
其中，a为不同铁芯接缝形式的影响指数，取值范围为0.15-1.62，接缝级数越多，取值越小；h为与铁芯结构形式及其重量相关的指数，即铁芯的结构形式及重量的影响指数，取值范围为0.67-2.38；K为铁芯整体等效刚度，与铁芯芯柱直径、截面结构、尺寸参数相关；ΔL(t)为铁芯在不同时刻的磁致伸缩量。
因此，在铁芯确定的情况下，磁致伸缩能量随时间的变化而发生周期性变化，如图5所示。
在确定出铁芯的磁致伸缩能量后，即可直接基于噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。
具体的，噪声总能量Enoise为：
Enoise＝σ×max E(t)
其中，σ为噪声能量占磁致伸缩能量的比例，σ＝0.3-0.7。
根据上述方案即可确定出变压器的空载噪声能量，其采用的是与产生噪声的磁致伸缩相关的数据进行计算，并且，考虑到现有加工工艺对噪声的影响，如：不同铁芯接缝形式的影响系数a，噪声能量占磁致伸缩能量的比例σ，提高噪声能量计算的准确度，为变压器的降噪方案设计提供参考和依据，避免了采用经验公式进行确定时忽略了各变压器铁芯不同客体间的加工差异而导致的噪声计算不准确的问题。
本实施例公开的变压器空载噪声确定方法，基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式，基于磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻变压器的铁芯的磁致伸缩率，基于磁致伸缩率及铁芯的磁路集合长度确定铁芯的不同时刻的磁致伸缩量，基于铁芯的预设结构参数及不同时刻的磁致伸缩量确定铁芯的磁致伸缩能量，基于磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。本方案中通过对磁致伸缩率的确定实现对导致空载噪声的磁致伸缩能量的计算，从而确定出噪声的总能量，由于空载噪声主要来源于铁芯的磁致伸缩，因此，通过磁致伸缩确定出的噪声的能量更精确，摒弃了采用经验公式确定噪声能量，避免了通过经验公式确定噪声能量导致的噪声误差大的问题。
本实施例公开了一种变压器空载噪声确定方法，其流程图如图6所示，包括：
步骤S61、基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式；
步骤S62、基于磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻变压器的铁芯的磁致伸缩率；
步骤S63、基于铁芯的磁路几何长度及磁致伸缩率确定铁芯的不同时刻的磁致伸缩量；
步骤S64、基于铁芯的预设结构参数及不同时刻的磁致伸缩量确定铁芯的磁致伸缩能量；
步骤S65、基于磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量；
步骤S66、对磁致伸缩能量进行归一化处理，生成第一离散数组；
步骤S67、基于第一离散数组与铁芯的声功率的乘积生成第二离散数组；
步骤S68、对第二离散数组进行快速傅里叶变换，生成声功率频谱及声功率级频谱。
在确定变压器噪声能量后，还可以进一步对声功率级频谱进行确定。
对磁致伸缩能量进行归一化处理，得到处理结果Enorm(t)，为：
Enorm(t)＝E(t)/(max[E(t)])
在对磁致伸缩能量进行归一化处理后形成第一离散数组X(n)：
X(n)＝[Enorm(0),Enorm(1),......,Enorm(N)]
对第一离散数组进行变换得到第二离散数组Y(n)，具体的，基于第一离散数组与铁芯的声功率W的乘积生成第二离散数组，以便为后续频域声级计算做准备，其中，第二离散数组Y(n)为：
Y(n)＝[W×Enorm(0),W×Enorm(1),......,W×Enorm(N)]
对第二离散数组进行快速傅里叶变换，将时域的数据换算为频域的数据，得到声功率频谱及声功率级频谱。
其中，基于第二离散数组生成声功率频谱及声功率级频谱，包括：首先确定声功率，基于第二离散数组得到声功率频谱，之后基于声功率及声功率换算公式将生成的声功率频谱切换为声功率级频谱，其中，声功率及声功率级换算公式至少包括将铁芯的基准声功率与铁芯的声功率的比值进行对数运算。
其中，铁芯的声功率W计算公式为：
W＝Enoise/T
其中，T为周期，f即为工作频率。
铁芯的声功率级NPL为：
NPL＝10×log(W/W0)
其中，W0为基准声功率，其取值为W0＝1×10-12W。NPL＝10×log(W/W0)即为声功率与声功率级之间的换算公式。
基于上述声功率与声功率级换算公式将声功率频谱换算为声功率级频谱，如图7所示，为声功率级频谱的示意图。
采用本实施例所公开的方式以材料的磁致伸缩曲线作为媒介，结合铁芯的磁密计算变压器铁芯的磁致伸缩能量，并通过对比实际产品的噪声测试结果，获得噪声能量占磁致伸缩能量的比例系数，从而获得铁芯磁致伸缩产生的噪声能量，进一步获得变压器的噪声及其频谱，实现对变压器空载噪声的准确计算，并为变压器的降噪方案设计提供参考和依据。
本实施例公开的变压器空载噪声确定方法，基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式，基于磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻变压器的铁芯的磁致伸缩率，基于磁致伸缩率及铁芯的磁路集合长度确定铁芯的不同时刻的磁致伸缩量，基于铁芯的预设结构参数及不同时刻的磁致伸缩量确定铁芯的磁致伸缩能量，基于磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。本方案中通过对磁致伸缩率的确定实现对导致空载噪声的磁致伸缩能量的计算，从而确定出噪声的总能量，由于空载噪声主要来源于铁芯的磁致伸缩，因此，通过磁致伸缩确定出的噪声的能量更精确，摒弃了采用经验公式确定噪声能量，避免了通过经验公式确定噪声能量导致的噪声误差大的问题。
本实施例公开了一种变压器空载噪声确定系统，其结构示意图如图8所示，包括：
第一确定单元81，第二确定单元82，第三确定单元83，第四确定单元24及第五确定单元85。
其中，第一确定单元81用于基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式；
第二确定单元82用于基于磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻变压器的铁芯的磁致伸缩率；
第三确定单元83用于基于铁芯的磁路几何长度及磁致伸缩率确定铁芯的不同时刻的磁致伸缩量；
第四确定单元84用于基于铁芯的预设结构参数及不同时刻的磁致伸缩量确定铁芯的磁致伸缩能量；
第五确定单元85用于基于磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。
变压器本体的噪声主要是由铁芯的磁致伸缩产生的，即在磁场中，铁芯会在磁化方向发生伸长或缩短，由此产生噪声，为了确定噪声能量，就需要对磁致伸缩进行分析以确定磁致伸缩能量，并最终基于磁致伸缩能量确定噪声能量，从而实现针对不同的铁芯进行精确噪声能量的确定。
其中，磁密为磁通密度，是指垂直通过单位面积的磁力线的数量，其与磁导率及磁场强度相关，也与磁通量相关，因此，对于不同变压器中的铁芯，其对应的磁通密度可能是不同的，也可能是相同的。在对某一个变压器的噪声进行确定时，需要首先针对该变压器的铁芯确定其对应的磁通密度，即预设磁密。
另外，磁通密度会随着时间的变化而变化，因此，需要确定磁密随着时间变化的函数关系式，即磁密时程。
其中，磁密随时间变化的函数关系式为：
B(t)＝Bm×sin(ωt)
其中，Bm为预设磁密，上式中，ω＝2πf，t为时间步对应的时刻。如图2所示，为一个周期内磁密随时间变化的关系曲线，其是呈正弦曲线变化的。
另外，时间步对应的时刻的确定，可以为：确定变压器一个工作周期内的时间步数及时间步长，基于时间步长确定每一个时间步对应的时刻。
假设变压器一个工作频率为f的工作周期内时间步数为N，则
N＝2m
其中，m为整数，且m≥4。即只要m为大于或等于4的整数，就可以任意取值。
时间步长Δt为：
那么，对应的，每一时间步对应的时刻t为：
t＝n×Δt，其中，n＝1,2,......,N。
确定铁芯的磁致伸缩能量至少还需要确定硅钢片的磁致伸缩率，磁致伸缩率是指磁致伸缩系数随外磁场变化的变化率，由于磁致伸缩系数具有空间取向性，因此，磁致伸缩率也具有空间取向性，通常所说的磁致伸缩率是指平行于外磁场方向的磁致伸缩系数的变化率。
磁致伸缩率与磁密相关，而磁密随着时间的变化而变化，则磁致伸缩率也会随着时间的变化而变化，并且，磁致伸缩率是随着磁通密度进行阶段性变化，即在某一范围内的磁通密度下，磁致伸缩率是相同的，具有多个不同的磁密范围，在每一个磁密范围内，磁致伸缩率是相同的，而对于不同的磁密范围，磁致伸缩率是不同的，如图3所示，为磁致伸缩率与磁密之间的磁致伸缩曲线。
具体的，根据铁芯磁密计算过程，结合硅钢片磁致伸缩特性曲线，采用插值法可得到不同时刻铁芯的磁致伸缩率：
λ(t)＝int erp1(B,λ,B(t),method)
其中，B、λ分别为构成磁致伸缩曲线的数据点，B代表磁密，λ表示磁致伸缩率，method指代不同的插值方法，如：线性插值，样条插值，多项式插值等。
在磁致伸缩率确定后，基于磁致伸缩率即可确定不同时刻的磁致伸缩量，公式如下：
ΔL(t)＝L×λ(t)
其中，L为铁芯的磁路几何长度，λ(t)为不同时刻铁芯的磁致伸缩率。
进一步的，铁芯的磁路几何长度为：基于铁芯的芯柱等效长度与铁芯的铁轭等效长度和相加的和与铁芯的第一影响系数确定铁芯的磁路几何长度。
计算公式如下：
L＝b×(∑L(柱)+∑L(轭))
其中，∑L(柱)代表铁芯的芯柱等效长度和，∑L(轭)代表铁轭等效长度和，b代表第一影响系数，取值范围为0.83-2.37。
其中，第一影响系数可以为：铁芯界面、接缝结构对等效长度的影响系数。
如图4所示，为铁芯结构示意图，其中，主柱4和旁柱3的长度和等效为∑L(柱)，主轭1和旁轭2的长度和等效为∑L(轭)。
铁芯的磁致伸缩能量与铁芯的磁致伸缩量相关，磁致伸缩能量由不同时刻的磁致伸缩量及铁芯的预设结构参数决定。
其中，铁芯的预设结构参数至少包括：铁芯的接缝形式的影响指数，铁芯的结构形式及重量的影响指数及铁芯的整体等效刚度。
因此，磁致伸缩能量的计算公式如下：
E(t)＝a×K×(ΔL(t))2h
其中，a为不同铁芯接缝形式的影响指数，取值范围为0.15-1.62，接缝级数越多，取值越小；h为与铁芯结构形式及其重量相关的指数，即铁芯的结构形式及重量的影响指数，取值范围为0.67-2.38；K为铁芯整体等效刚度，与铁芯芯柱直径、截面结构、尺寸参数相关；ΔL(t)为铁芯在不同时刻的磁致伸缩量。
因此，在铁芯确定的情况下，磁致伸缩能量随时间的变化而发生周期性变化，如图5所示。
在确定出铁芯的磁致伸缩能量后，即可直接基于噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。
具体的，噪声总能量Enoise为：
Enoise＝σ×max E(t)
其中，σ为噪声能量占磁致伸缩能量的比例，σ＝0.3-0.7。
根据上述方案即可确定出变压器的空载噪声能量，其采用的是与产生噪声的磁致伸缩相关的数据进行计算，并且，考虑到现有加工工艺对噪声的影响，如：不同铁芯接缝形式的影响系数a，噪声能量占磁致伸缩能量的比例σ，提高噪声能量计算的准确度，为变压器的降噪方案设计提供参考和依据，避免了采用经验公式进行确定时忽略了各变压器铁芯不同客体间的加工差异而导致的噪声计算不准确的问题。
进一步的，本实施例公开的变压器空载噪声确定系统，还可以包括：生成单元，其中：
生成单元用于对磁致伸缩能量进行归一化处理，生成第一离散数组；基于第一离散数组与铁芯的声功率的乘积生成第二离散数组；对第二离散数组进行快速傅里叶变换，生成声功率频谱及声功率级频谱。
在确定变压器噪声能量后，还可以进一步对声功率级频谱进行确定。
对磁致伸缩能量进行归一化处理，得到处理结果Enorm(t)，为：
Enorm(t)＝E(t)/(max[E(t)])
在对磁致伸缩能量进行归一化处理后形成第一离散数组X(n)：
X(n)＝[Enorm(0),Enorm(1),......,Enorm(N)]
对第一离散数组进行变换得到第二离散数组Y(n)，具体的，基于第一离散数组与铁芯的声功率W的乘积生成第二离散数组，以便为后续频域声级计算做准备，其中，第二离散数组Y(n)为：
Y(n)＝[W×Enorm(0),W×Enorm(1),......,W×Enorm(N)]
对第二离散数组进行快速傅里叶变换，将时域的数据换算为频域的数据，得到声功率频谱及声功率级频谱。
其中，基于第二离散数组生成声功率频谱及声功率级频谱，包括：首先确定声功率，基于第二离散数组得到声功率频谱，之后基于声功率及声功率换算公式将生成的声功率频谱切换为声功率级频谱，其中，声功率及声功率级换算公式至少包括将铁芯的基准声功率与铁芯的声功率的比值进行对数运算。
其中，铁芯的声功率W计算公式为：
W＝Enoise/T
其中，T为周期，f即为工作频率。
铁芯的声功率级NPL为：
NPL＝10×log(W/W0)
其中，W0为基准声功率，其取值为W0＝1×10-12W。NPL＝10×log(W/W0)即为声功率与声功率级之间的换算公式。
基于上述声功率与声功率级换算公式将声功率频谱换算为声功率级频谱，如图7所示，为声功率级频谱的示意图。
采用本实施例所公开的方式以材料的磁致伸缩曲线作为媒介，结合铁芯的磁密计算变压器铁芯的磁致伸缩能量，并通过对比实际产品的噪声测试结果，获得噪声能量占磁致伸缩能量的比例系数，从而获得铁芯磁致伸缩产生的噪声能量，进一步获得变压器的噪声及其频谱，实现对变压器空载噪声的准确计算，并为变压器的降噪方案设计提供参考和依据。
本实施例公开的变压器空载噪声确定系统，基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式，基于磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻变压器的铁芯的磁致伸缩率，基于磁致伸缩率及铁芯的磁路集合长度确定铁芯的不同时刻的磁致伸缩量，基于铁芯的预设结构参数及不同时刻的磁致伸缩量确定铁芯的磁致伸缩能量，基于磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。本方案中通过对磁致伸缩率的确定实现对导致空载噪声的磁致伸缩能量的计算，从而确定出噪声的总能量，由于空载噪声主要来源于铁芯的磁致伸缩，因此，通过磁致伸缩确定出的噪声的能量更精确，摒弃了采用经验公式确定噪声能量，避免了通过经验公式确定噪声能量导致的噪声误差大的问题。
本实施例公开了一种变压器空载噪声确定装置，其结构示意图如图9所示，包括：
处理器91及存储器92。
其中，处理器91用于基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式；基于磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻变压器的铁芯的磁致伸缩率；基于铁芯的磁路几何长度及磁致伸缩率确定铁芯的不同时刻的磁致伸缩量；基于铁芯的预设结构参数及不同时刻的磁致伸缩量确定铁芯的磁致伸缩能量；基于磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量；
存储器92用于存储处理器执行上述步骤的程序。
本实施例所公开的变压器空载噪声确定装置是基于上述实施例所公开的变压器空载噪声确定方法实现的，在此不再赘述。
本实施例公开的变压器空载噪声确定装置，基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式，基于磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻变压器的铁芯的磁致伸缩率，基于磁致伸缩率及铁芯的磁路集合长度确定铁芯的不同时刻的磁致伸缩量，基于铁芯的预设结构参数及不同时刻的磁致伸缩量确定铁芯的磁致伸缩能量，基于磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。本方案中通过对磁致伸缩率的确定实现对导致空载噪声的磁致伸缩能量的计算，从而确定出噪声的总能量，由于空载噪声主要来源于铁芯的磁致伸缩，因此，通过磁致伸缩确定出的噪声的能量更精确，摒弃了采用经验公式确定噪声能量，避免了通过经验公式确定噪声能量导致的噪声误差大的问题。
本实施例公开了一种存储介质，用于至少存储一组指令集，指令集用于被调用并至少执行如上任一项的变压器空载噪声确定的方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种变压器空载噪声确定方法，其特征在于，包括：
基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式；
基于所述磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻所述变压器的铁芯的磁致伸缩率；
基于所述铁芯的磁路几何长度及磁致伸缩率确定所述铁芯的不同时刻的磁致伸缩量；其中，所述铁芯的磁路几何长度包括：基于铁芯的芯柱等效长度和与铁芯的铁轭等效长度和相加的和与铁芯的第一影响系数确定铁芯的磁路几何长度；
基于所述铁芯的预设结构参数及所述不同时刻的磁致伸缩量确定所述铁芯的磁致伸缩能量；其中，所述铁芯的预设结构参数至少包括：铁芯的接缝形式的影响指数，铁芯的结构形式及重量的影响指数及铁芯的整体等效刚度；所述磁致伸缩能量的计算公式包括：E(t)＝a×K×(ΔL(t))2h；其中，a为不同铁芯接缝形式的影响指数；h为铁芯的结构形式及重量的影响指数；K为铁芯整体等效刚度；ΔL(t)为铁芯在不同时刻的磁致伸缩量；
基于所述磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
确定变压器一个工作周期内的时间步数及时间步长；
基于所述时间步长确定每一个时间步对应的时刻。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
对所述磁致伸缩能量进行归一化处理，生成第一离散数组；
基于所述第一离散数组与所述铁芯的声功率的乘积生成第二离散数组；
对所述第二离散数组进行快速傅里叶变换，生成声功率频谱及声功率级频谱。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定变压器一个工作周期内的时间步数及时间步长，包括：
确定变压器一个工作周期内的时间步数；
基于所述时间步数与所述变压器的工作频率的乘积确定时间步长。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述生成声功率级频谱，包括：
基于声功率及声功率级换算公式将生成的声功率频谱切换为声功率级频谱，所述声功率及声功率级换算公式至少包括将所述铁芯的基准声功率与所述铁芯的声功率的比值进行对数运算。
6.一种变压器空载噪声确定系统，其特征在于，包括：
第一确定单元，用于基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式；
第二确定单元，用于基于所述磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻所述变压器的铁芯的磁致伸缩率；
第三确定单元，用于基于所述铁芯的磁路几何长度及磁致伸缩率确定所述铁芯的不同时刻的磁致伸缩量；其中，所述铁芯的磁路几何长度包括：基于铁芯的芯柱等效长度和与铁芯的铁轭等效长度和相加的和与铁芯的第一影响系数确定铁芯的磁路几何长度；
第四确定单元，用于基于所述铁芯的预设结构参数及所述不同时刻的磁致伸缩量确定所述铁芯的磁致伸缩能量；其中，所述铁芯的预设结构参数至少包括：铁芯的接缝形式的影响指数，铁芯的结构形式及重量的影响指数及铁芯的整体等效刚度；所述磁致伸缩能量的计算公式包括：E(t)＝a×K×(ΔL(t))2h；其中，a为不同铁芯接缝形式的影响指数；h为铁芯的结构形式及重量的影响指数；K为铁芯整体等效刚度；ΔL(t)为铁芯在不同时刻的磁致伸缩量；
第五确定单元，用于基于所述磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量。
7.一种变压器空载噪声确定装置，其特征在于，包括：
处理器，用于基于预设磁密及每一个时间步对应的时刻确定磁密随时间变化的函数关系式；基于所述磁密随时间变化的函数关系式确定不同时刻所述变压器的铁芯的磁致伸缩率；基于所述铁芯的磁路几何长度及磁致伸缩率确定所述铁芯的不同时刻的磁致伸缩量；其中，所述铁芯的磁路几何长度包括：基于铁芯的芯柱等效长度和与铁芯的铁轭等效长度和相加的和与铁芯的第一影响系数确定铁芯的磁路几何长度；基于所述铁芯的预设结构参数及所述不同时刻的磁致伸缩量确定所述铁芯的磁致伸缩能量；其中，所述铁芯的预设结构参数至少包括：铁芯的接缝形式的影响指数，铁芯的结构形式及重量的影响指数及铁芯的整体等效刚度；所述磁致伸缩能量的计算公式包括：E(t)＝a×K×(ΔL(t))2h；其中，a为不同铁芯接缝形式的影响指数；h为铁芯的结构形式及重量的影响指数；K为铁芯整体等效刚度；ΔL(t)为铁芯在不同时刻的磁致伸缩量；基于所述磁致伸缩能量及噪声能量在磁致伸缩能量中的占比确定噪声总能量；
存储器，用于存储所述处理器执行上述步骤的程序。
8.一种存储介质，用于至少存储一组指令集；
所述指令集用于被调用并至少执行如上1-5任一项的变压器空载噪声确定的方法。
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