JP5851193B2 - Noise reduction method for wind power generator and noise reduction type wind power generator - Google Patents
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Description
本発明は、中空円筒状のタワーと、当該タワー内に騒音を発生させる騒音発生源とを備えた風力発電装置の騒音低減方法に関する。 The present invention relates to a noise reduction method for a wind turbine generator that includes a hollow cylindrical tower and a noise generation source that generates noise in the tower.
近年、地球環境の保全やエネルギーセキュリティの確保が可能なエネルギー源として、風力エネルギーが注目されており、風力エネルギーを用いた発電設備として大型風車（風力発電装置）の建設が各地で進められている。一方で、大型風車から発生する低周波音や２０Ｈｚ以下の超低周波音が近隣住民の健康に及ぼす影響が懸念されており、大型風車から発生する騒音の低減は課題の１つとなっている。 In recent years, wind energy has attracted attention as an energy source capable of preserving the global environment and ensuring energy security, and construction of large wind turbines (wind power generators) as power generation facilities using wind energy has been promoted in various places. . On the other hand, there is concern about the influence of low frequency sound generated from large windmills and ultra-low frequency sound of 20 Hz or less on the health of neighboring residents, and reduction of noise generated from large windmills is one of the problems.
このような課題への取り組みとして、例えば、特許文献１には、風の力を受けて回転するブレードの騒音を測定し、測定された騒音の値によりブレードのピッチ角を制御する風力発電装置が開示されている。 As an approach to such a problem, for example, Patent Document 1 discloses a wind power generator that measures the noise of a blade that rotates by receiving wind force, and controls the pitch angle of the blade based on the measured noise value. It is disclosed.
しかしながら、特許文献１に開示の技術では翼を傾けるために発電効率が低下するおそれがある。また、特許文献１のように風力発電装置自体に改良を加える方法は、既存の風力発電装置に対しては適用できないという問題があった。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since the blades are tilted, the power generation efficiency may be reduced. Moreover, the method of improving the wind power generator itself as in Patent Document 1 has a problem that it cannot be applied to existing wind power generators.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、発電効率に影響を与えることなく風力発電装置から外部へと生じる騒音を低減するとともに、既存の風力発電装置にも適用可能な騒音の低減方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and reduces noise generated from a wind power generator to the outside without affecting power generation efficiency, and also reduces noise applicable to existing wind power generators. It aims to provide a method.
本発明に係る風力発電装置の騒音低減方法の特徴構成は、中空円筒状のタワーと、当該タワー内に騒音を発生させる騒音発生源とを備えた風力発電装置の騒音低減方法であって、前記タワー内に、騒音検出マイクと消音用制御音を発するスピーカとを備える能動型消音ユニットを配置する配置ステップと、前記能動型消音ユニットを用いて、前記騒音発生源が発生させる前記タワー内の騒音のうち、前記タワーの高さ方向に生じる定在波の周波数成分を低減する騒音低減ステップと、からなることにある。 The characteristic configuration of the noise reduction method for a wind turbine generator according to the present invention is a noise reduction method for a wind turbine generator comprising a hollow cylindrical tower and a noise generation source for generating noise in the tower, An arrangement step of disposing an active silencer unit including a noise detection microphone and a speaker that emits a silencing control sound in the tower, and noise in the tower generated by the noise generation source using the active silencer unit And a noise reduction step for reducing a frequency component of a standing wave generated in the height direction of the tower.
ここで、発明者らの鋭意研究の結果、風力発電装置のタワー内の空間では、風力発電装置内に存在する騒音源（例えば、発電機や増速機などの稼動部）から発生する騒音が共鳴を起こし、ときとして非常に大きな音となる、という知見を得た。より詳しくは、騒音源から発生した騒音の特定周波数成分が、略閉空間であるタワー内において定在波を生じていることが分かった。本発明は、このタワー内における定在波を弱めることで、風力発電装置から外部へと生じる騒音を低減することが可能であるとの着眼に基づきなされたものである。 Here, as a result of the inventors' diligent research, in the space inside the tower of the wind power generator, noise generated from a noise source (for example, an operating part such as a generator or a gearbox) is present in the wind power generator. I gained the knowledge that resonance occurred and sometimes the sound became very loud. More specifically, it has been found that a specific frequency component of noise generated from a noise source generates a standing wave in a tower that is a substantially closed space. The present invention has been made based on the viewpoint that it is possible to reduce noise generated from the wind turbine generator to the outside by weakening standing waves in the tower.
上記特徴構成によれば、騒音検出用マイクによって、タワー内の騒音を検出する。そして、検出した騒音をもとに作成した消音用制御音を、同じくタワー内でスピーカから発生させる。よって、タワー内で生じる定在波を効果的に打ち消すことができる。このため、発電効率に影響を与えることなく風力発電装置から外部へと生じる騒音を低減できる。また、本願発明においては、既存の風力発電装置に対して新たにタワー内に能動型消音ユニットを配置するだけで済むため、既存の風力発電装置にも適用可能である。 According to the above characteristic configuration, the noise in the tower is detected by the noise detection microphone. Then, a mute control sound created based on the detected noise is generated from the speaker in the same tower. Therefore, standing waves generated in the tower can be effectively canceled out. For this reason, it is possible to reduce noise generated from the wind turbine generator to the outside without affecting the power generation efficiency. Moreover, in this invention, since it is only necessary to newly arrange an active silencer unit in the tower with respect to the existing wind power generator, the present invention is also applicable to the existing wind power generator.
ここで、あらかじめ、前記タワーの高さ方向での定在波の基本周波数を求め、当該基本周波数の定在波が生じる場合の腹の位置を求めるステップを実行し、前記配置ステップにおいて、前記スピーカ及び前記騒音検出マイクを、前記腹の位置に配置すると好適である。 Here, the fundamental frequency of the standing wave in the height direction of the tower is obtained in advance, and the step of obtaining the antinode position when the standing wave of the fundamental frequency occurs is executed. It is preferable that the noise detection microphone is disposed at the antinode position.
ここで、タワー内で発生する定在波は、その周波数によらず、基本周波数の定在波の腹の位置において、腹が形成される。上記特徴構成によれば、基本周波数の定在波の腹の位置で、タワー内の騒音を検出する。そして、検出した騒音をもとに作成した消音用制御音を、同じく腹の位置でスピーカから発生させる。よって、タワー内で発生するあらゆる定在波を効果的に打ち消すことができ、風力発電装置から外部へと生じる騒音を低減できる。 Here, the standing wave generated in the tower forms an antinode at the antinode of the standing wave of the fundamental frequency regardless of the frequency. According to the above characteristic configuration, the noise in the tower is detected at the position of the antinode of the standing wave of the fundamental frequency. Then, the mute control sound created based on the detected noise is generated from the speaker in the same position on the stomach. Therefore, all standing waves generated in the tower can be effectively canceled, and noise generated from the wind turbine generator to the outside can be reduced.
また、前記騒音低減ステップにおいて、前記騒音検出マイクで検出された騒音のうち、前記定在波の周波数成分のみを取り出すフィルタリングステップと、前記フィルタリングステップで取り出した周波数成分から前記消音用制御音を生成する消音用制御音生成ステップと、を実行すると好適である。 Further, in the noise reduction step, a filtering step for extracting only the frequency component of the standing wave out of the noise detected by the noise detection microphone, and the control sound for silencing is generated from the frequency component extracted in the filtering step. It is preferable to execute the mute control sound generation step.
上記特徴構成によれば、能動型消音ユニットによって効果的に打ち消すことができる周波数成分のみを、能動型消音ユニットによる消音対象とすることができる。よって、能動型ユニットを用いることで逆に増幅されてしまうおそれのある周波数成分に対して、能動型ユニットの使用による悪影響を与えずに済む。すなわち、タワー内で発生する定在波のみを効果的に打ち消すとともに、定在波以外の周波数成分の騒音の増幅を抑えることができる。これにより、風力発電装置から外部へと生じる騒音を効果的に低減できる。 According to the above characteristic configuration, only frequency components that can be effectively canceled by the active silencer unit can be targeted for silence by the active silencer unit. Therefore, the use of the active unit does not adversely affect the frequency components that may be amplified by using the active unit. That is, it is possible to effectively cancel only the standing wave generated in the tower and to suppress the amplification of noise of frequency components other than the standing wave. Thereby, the noise which arises outside from a wind power generator can be reduced effectively.
本発明に係る騒音低減型風力発電装置の特徴構成は、中空円筒状のタワーと、当該タワー内に騒音を発生させる騒音発生源とを備えた風力発電装置であって、前記タワー内に、騒音検出マイクと消音用制御音を発するスピーカとを備える能動型消音ユニットが配置され、前記能動型消音ユニットを用いて、前記騒音発生源が発生させる前記タワー内の騒音のうち、前記タワーの高さ方向に生じる定在波の周波数成分を低減する騒音低減手段と、からなることにある。
The characteristic configuration of the noise-reducing wind power generator according to the present invention is a wind power generator including a hollow cylindrical tower and a noise generation source that generates noise in the tower, and the noise is generated in the tower. An active silencer unit including a detection microphone and a speaker that emits a silencer control sound is arranged, and the height of the tower among the noises in the tower generated by the noise generation source using the active silencer unit. Noise reduction means for reducing the frequency component of the standing wave generated in the direction.
上記特徴構成によれば、騒音検出用マイクによって、タワー内の騒音を検出する。そして、検出した騒音をもとに作成した消音用制御音を、同じくタワー内でスピーカから発生させる。よって、タワー内で生じる定在波を効果的に打ち消すことができる。このため、発電効率に影響を与えることなく風力発電装置から外部へと生じる騒音を低減できる。 According to the above characteristic configuration, the noise in the tower is detected by the noise detection microphone. Then, a mute control sound created based on the detected noise is generated from the speaker in the same tower. Therefore, standing waves generated in the tower can be effectively canceled out. For this reason, it is possible to reduce noise generated from the wind turbine generator to the outside without affecting the power generation efficiency.
ここで、前記スピーカ及び前記騒音検出マイクが、前記タワーの高さ方向での基本周波数の定在波が生じる場合の腹の位置に配置された構成とすると好適である。 Here, it is preferable that the loudspeaker and the noise detection microphone are arranged at an antinode when a standing wave having a fundamental frequency in the height direction of the tower is generated.
上記特徴構成によれば、基本周波数の定在波の腹の位置で、タワー内の騒音を検出する。そして、検出した騒音をもとに作成した消音用制御音を、同じく腹の位置でスピーカから発生させる。よって、タワー内で発生するあらゆる定在波を効果的に打ち消すことができ、風力発電装置から外部へと生じる騒音を低減できる。 According to the above characteristic configuration, the noise in the tower is detected at the position of the antinode of the standing wave of the fundamental frequency. Then, the mute control sound created based on the detected noise is generated from the speaker in the same position on the stomach. Therefore, all standing waves generated in the tower can be effectively canceled, and noise generated from the wind turbine generator to the outside can be reduced.
また、前記騒音低減手段が、前記騒音検出マイクで検出された騒音のうち、前記定在波の周波数成分のみを取り出すフィルタリング手段と、前記フィルタリング手段で取り出した周波数成分から前記消音用制御音を生成する消音用制御音生成手段と、を備えると好適である。 In addition, the noise reduction means generates filtering sound for removing only the frequency component of the standing wave from noise detected by the noise detection microphone, and generates the mute control sound from the frequency component extracted by the filtering means. It is preferable to provide a mute control sound generating means.
上記特徴構成によれば、能動型消音ユニットによって効果的に打ち消すことができる周波数成分のみを、能動型消音ユニットによる消音対象とすることができる。よって、能動型ユニットを用いることで逆に増幅されてしまうおそれのある周波数成分に対して、能動型ユニットの使用による悪影響を与えずに済む。すなわち、タワー内で発生する定在波のみを効果的に打ち消すとともに、定在波以外の周波数成分の騒音の増幅を抑えることができる。これにより、風力発電装置から外部へと生じる騒音を効果的に低減できる。 According to the above characteristic configuration, only frequency components that can be effectively canceled by the active silencer unit can be targeted for silence by the active silencer unit. Therefore, the use of the active unit does not adversely affect the frequency components that may be amplified by using the active unit. That is, it is possible to effectively cancel only the standing wave generated in the tower and to suppress the amplification of noise of frequency components other than the standing wave. Thereby, the noise which arises outside from a wind power generator can be reduced effectively.
１．風力発電装置の概要
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に、本発明に係る風力発電装置１の外形を示す。風力発電装置１は、鉛直方向に設置された中空円筒状のタワー２を備えている。図２に示すように、タワー２は、内部に昇降はしご等が存在するものの、大きな中空円柱である。また、タワー２内部は、上端と下端が閉じられた閉空間となっている。本実施形態においては、タワー２の高さは、約７０ｍである。また、タワー２上端には、ブレード５及びブレード５の回転を伝達するハブ４を支持するナセル３が取り付けられている。
1. Outline of Wind Power Generator An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the external shape of the wind power generator 1 which concerns on this invention is shown. The wind turbine generator 1 includes a hollow cylindrical tower 2 installed in a vertical direction. As shown in FIG. 2, the tower 2 is a large hollow cylinder, although an elevating ladder or the like exists inside. Further, the inside of the tower 2 is a closed space in which the upper end and the lower end are closed. In the present embodiment, the height of the tower 2 is about 70 m. A nacelle 3 that supports a blade 5 and a hub 4 that transmits rotation of the blade 5 is attached to the upper end of the tower 2.
図２に、ナセル３内部の構造を示す。ナセル３内部には、ハブ４に連結された主軸６の回転数を増加させるための増速機７及び、増速機７から伝達された回転により発電する発電機８が設けられている。増速機７には、例えば、複数のギアを有する遊星歯車機構が用いられる。本実施形態においては、増速機７は、タワー２の高さ方向における定在波の基本周波数の整数倍に相当する周波数成分をもつ騒音を発生させるように構成されている。本願発明者らによる確認によれば、具体的には、増速機７は、稼動状態の変化に伴い、主に４０Ｈｚ〜１６０Ｈｚにかけて音圧のピークが連続的に変化する騒音を発生させる。 FIG. 2 shows the internal structure of the nacelle 3. Inside the nacelle 3 are provided a speed increaser 7 for increasing the rotational speed of the main shaft 6 connected to the hub 4 and a generator 8 for generating electric power by the rotation transmitted from the speed increaser 7. For example, a planetary gear mechanism having a plurality of gears is used for the speed increaser 7. In the present embodiment, the speed increaser 7 is configured to generate noise having a frequency component corresponding to an integral multiple of the fundamental frequency of the standing wave in the height direction of the tower 2. According to confirmation by the inventors of the present application, specifically, the speed increaser 7 generates noise whose sound pressure peak continuously changes mainly in the range of 40 Hz to 160 Hz with a change in the operating state.
また、図示は省略するが、タワー２内には、油圧ポンプや、各種機器の冷却用ファンなどが設けられている。上述の増速機７、発電機８、及びこれらの機器は、風力発電装置１の頂部もしくは底部に設けられており、本発明における「タワー２内に騒音を発生させる騒音発生源」に相当する。 Although not shown, the tower 2 is provided with a hydraulic pump, a cooling fan for various devices, and the like. The speed increaser 7, the generator 8, and these devices are provided at the top or bottom of the wind power generator 1, and correspond to “a noise generating source that generates noise in the tower 2” in the present invention. .
２．タワー内に発生する騒音
図３に、風力発電装置１のブレード５が回転しているある時点（風力発電装置１の起動時）において、上記騒音発生源によりタワー２内に発生する騒音のスペクトログラムを示す。縦軸は騒音の周波数を、横軸は時間を表している。図中の各点での色の濃淡は、各時点・各周波数での音圧（相対値）を表している。なお、騒音の計測は、タワー２の下部に設けられた出入り口にて行っている。同図において淡色側（白色側）が音圧の大きい側を、濃色側（黒色側）が音圧の小さい側に対応している。
2. Noise Generated in the Tower FIG. 3 shows a spectrogram of noise generated in the tower 2 by the noise generation source at a certain point in time when the blade 5 of the wind power generator 1 is rotating (when the wind power generator 1 is started). Show. The vertical axis represents noise frequency and the horizontal axis represents time. The shade of color at each point in the figure represents the sound pressure (relative value) at each time point and each frequency. The noise is measured at the doorway provided in the lower part of the tower 2. In the drawing, the light color side (white side) corresponds to the side with the higher sound pressure, and the dark color side (black side) corresponds to the side with the lower sound pressure.
ここで、４０Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数帯域に注目すると、時間の経過とともに音圧のピークが徐々に高周波数側にシフトする様子が複数箇所（図中、右斜め上方向に伸びている箇所）に存在する。これらの時系列変化は、発電状態に合わせて、風力発電装置１内部の機器の運転状態が変化することにより引き起こされていると考えられる。このような風力発電装置１内部の機器としては、例えば、増速機７や発電機８などが相当すると考えられる。 Here, paying attention to the frequency band of 40 Hz to 100 Hz, there is a situation where the sound pressure peak gradually shifts to the higher frequency side as time passes (in the figure, extending to the upper right). To do. These time series changes are considered to be caused by changes in the operating state of the equipment inside the wind turbine generator 1 in accordance with the power generation state. As such equipment inside the wind turbine generator 1, for example, the speed increaser 7, the generator 8, and the like are considered to correspond.
上記音圧の時系列変化をより詳しく見ると、特定の周波数領域においては、時系列で見てその前後に比べ、急激に音圧が上昇している。具体的には、図中、点線で示すように、６０〜８０Ｈｚの間において５Ｈｚおきに音圧が上昇する箇所が存在している。以下では、この点について考察する。 Looking at the time series change of the sound pressure in more detail, in a specific frequency region, the sound pressure increases abruptly as compared to before and after the time series. Specifically, as indicated by a dotted line in the figure, there is a place where the sound pressure increases every 5 Hz between 60 and 80 Hz. In the following, this point will be considered.
本実施形態においては、タワー２の高さが７０ｍ、図３のスペクトログラム計測時の気温が３５℃（音速が３５０ｍ／ｓ）であるため、閉空間であるタワー２の高さ方向に存在し得る定在波の基本周波数は２．５Ｈｚと求まる。閉空間においては、基本周波数の整数倍の音波は定在波を生じるので、６０〜８０Ｈｚの間において５Ｈｚおきに音圧が上昇しているのは、各周波数のときにタワー２内で定在波を生じている（タワー２内で共鳴が起きている）ためと考えられる。本発明は、これらの定在波を能動型消音ユニット（Active Noise Canceller; ANC）により打ち消し、風力発電装置１から外部へと生じる騒音を低減することを目的としている。 In the present embodiment, the height of the tower 2 is 70 m, and the temperature at the time of the spectrogram measurement in FIG. 3 is 35 ° C. (sound velocity is 350 m / s), so that it can exist in the height direction of the tower 2 that is a closed space. The fundamental frequency of the standing wave is 2.5 Hz. In a closed space, a sound wave having an integral multiple of the fundamental frequency generates a standing wave. Therefore, the sound pressure increases every 5 Hz between 60 and 80 Hz. It is considered that a wave is generated (resonance is occurring in the tower 2). The object of the present invention is to cancel out these standing waves by an active noise canceling unit (Active Noise Canceller; ANC) and reduce noise generated from the wind turbine generator 1 to the outside.
３．騒音低減型風力発電装置の構成
図４に、本発明に係る風力発電装置１の概略図を示す。タワー２内には、スピーカ１１及び騒音検出マイク１２を備えた能動型消音ユニット１０が配置されている。本実施形態においては、スピーカ１１及び騒音検出マイク１２は、タワー２の高さ方向での基本周波数の定在波が生じる場合の腹の位置（タワー２の上端及び下端）にそれぞれ配置されている。
3. Configuration of Noise Reduction Type Wind Power Generation Device FIG. 4 shows a schematic diagram of a wind power generation device 1 according to the present invention. An active silencer unit 10 including a speaker 11 and a noise detection microphone 12 is arranged in the tower 2. In the present embodiment, the speaker 11 and the noise detection microphone 12 are respectively disposed at antinode positions (the upper end and the lower end of the tower 2) when a standing wave having a fundamental frequency in the height direction of the tower 2 is generated. .
また、風力発電装置１内には、能動型消音ユニットを用いて、上記騒音発生源が発生させる騒音のうち、タワー２の高さ方向に生じる定在波の周波数成分を低減する制御部２０が設けられている（図４上では、作図の都合上、制御部２０を風力発電装置１外に記載している）。制御部２０は、マイクロプロセッサ及び半導体メモリを含むマイクロコンピュータを主要な機器として構築される。 Further, in the wind power generator 1, a control unit 20 that reduces the frequency component of the standing wave generated in the height direction of the tower 2 among the noises generated by the noise generation source using an active silencer unit. (In FIG. 4, for convenience of drawing, the control unit 20 is described outside the wind power generator 1). The control unit 20 is constructed with a microcomputer including a microprocessor and a semiconductor memory as main devices.
ここで、制御部２０は本発明における「騒音低減手段」に相当する。 Here, the control unit 20 corresponds to “noise reduction means” in the present invention.
制御部２０は、騒音検出マイク１２で検出された信号に基づく騒音の波形から、当該騒音の波形とは逆位相の波形を算出し、スピーカ１１に出力する。スピーカ１１から出力された音波が、騒音発生源から発生した騒音と干渉することで、当該騒音を低減することができる。 The control unit 20 calculates a waveform having a phase opposite to that of the noise waveform from the noise waveform based on the signal detected by the noise detection microphone 12 and outputs the calculated waveform to the speaker 11. The sound wave output from the speaker 11 interferes with the noise generated from the noise generation source, so that the noise can be reduced.
この制御部２０は、簡単には、フィードフォワード制御によって制御波形をスピーカから出力するように構成することができるが、本実施形態では、より精度の高い消音効果を得るために、フィードバック制御を採用している。従って、エラーマイクとして機能する誤差検出マイク１３が用意されるとともに、制御部２０には誤差検出マイク１３からの評価用騒音信号に基づいて騒音制御フィルタ部２２のフィルタ係数を調整する逆フィルタ演算部２５が含まれている。 The control unit 20 can be simply configured to output a control waveform from the speaker by feedforward control, but in the present embodiment, feedback control is employed to obtain a more accurate silencing effect. doing. Therefore, the error detection microphone 13 that functions as an error microphone is prepared, and the inverse filter operation unit that adjusts the filter coefficient of the noise control filter unit 22 based on the evaluation noise signal from the error detection microphone 13 is provided in the control unit 20. 25 is included.
ここで本実施形態における制御部２０の構成を図５に示す。制御部２０は、プリアンプやＡ／Ｄ変換器を含む前処理部２１、騒音制御フィルタ部２２、バンドパスフィルタ２３、Ｄ／Ａ変換器やアンプなどを含む駆動部２４を有する。前処理部２１は、騒音検出マイク１２及び誤差検出マイク１３の検出信号を後段の処理に適した形態に処理して出力する。 Here, the configuration of the control unit 20 in the present embodiment is shown in FIG. The control unit 20 includes a preprocessing unit 21 including a preamplifier and an A / D converter, a noise control filter unit 22, a band pass filter 23, a driving unit 24 including a D / A converter and an amplifier. The preprocessing unit 21 processes the detection signals of the noise detection microphone 12 and the error detection microphone 13 into a form suitable for subsequent processing and outputs the processed signal.
騒音検出マイク１２は、騒音発生源から発生する騒音を拾うためのいわゆるリファレンスマイクとして利用される。騒音制御フィルタ部２２は、騒音検出マイク１２で検出された騒音の音量が小さくなるように、騒音検出マイク１２からの検出信号に基づく騒音波形（定在波波形）とは逆位相の制御波形を示す制御信号を生成する。駆動部２４は騒音制御フィルタ部２２からの制御信号に基づいてスピーカ１１を駆動し、スピーカ１１から騒音波形と打ち消しあう制御波形を出力させる。 The noise detection microphone 12 is used as a so-called reference microphone for picking up noise generated from a noise generation source. The noise control filter unit 22 generates a control waveform having a phase opposite to that of the noise waveform (standing wave waveform) based on the detection signal from the noise detection microphone 12 so that the volume of the noise detected by the noise detection microphone 12 is reduced. The control signal shown is generated. The drive unit 24 drives the speaker 11 based on the control signal from the noise control filter unit 22, and outputs a control waveform that cancels out the noise waveform from the speaker 11.
さらに、制御部２０は、騒音検出マイク１２で検出された騒音のうち、定在波の周波数成分のみを取り出すフィルタリング処理を行うバンドパスフィルタ２３を騒音制御フィルタ部２２と駆動部２４との間に備えている。より詳しくは、バンドパスフィルタ２３は、タワー２の高さ方向での基本周波数の倍数となる周波数のみを通し、それ以外の周波数成分を取り除くように構成されている。本実施形態においては、基本周波数が２．５Ｈｚであるため、２．５Ｈｚの倍数にあたる周波数のみを通すように構成されている。そして、バンドパスフィルタ２３でのフィルタリング処理により取り出した周波数成分の波形から、スピーカ１１に出力する消音用制御音を生成するように構成されている。このような構成とすることで、能動型消音ユニットが作用する周波数のみを効果的に打ち消すことができる。 Further, the control unit 20 includes a band pass filter 23 that performs a filtering process for extracting only the frequency component of the standing wave from the noise detected by the noise detection microphone 12 between the noise control filter unit 22 and the drive unit 24. I have. More specifically, the bandpass filter 23 is configured to pass only frequencies that are multiples of the fundamental frequency in the height direction of the tower 2 and remove other frequency components. In the present embodiment, since the fundamental frequency is 2.5 Hz, only the frequency corresponding to a multiple of 2.5 Hz is passed. The mute control sound to be output to the speaker 11 is generated from the waveform of the frequency component extracted by the filtering process in the band pass filter 23. By adopting such a configuration, it is possible to effectively cancel only the frequency at which the active silencer unit acts.
ここで、バンドパスフィルタ２３は本発明における「フィルタリング手段」に相当する。 Here, the band-pass filter 23 corresponds to “filtering means” in the present invention.
バンドパスフィルタ２３が通す周波数は、あらかじめ設定しておく他に、騒音検出マイク１２で検出した騒音信号の時系列変化に基づいて動的に設定しても構わない。すなわち、時系列で見て音圧のピーク値が大きくなっている周波数を、ピーク値が大きい順に複数個選択するように構成されていても構わない。例えば、本実施形態の場合、図３に白色破線で示すように、５Ｈｚ刻みで６０〜８０Ｈｚの周波数において大きなピーク値を示しているため、バンドパスフィルタ２３が通す周波数を、６０、６５、７０、７５、８０Ｈｚに設定すると良い。 The frequency that the bandpass filter 23 passes may be set dynamically based on the time-series change of the noise signal detected by the noise detection microphone 12 in addition to setting in advance. That is, a configuration may be adopted in which a plurality of frequencies at which the peak value of the sound pressure is large in time series are selected in descending order of the peak value. For example, in the case of the present embodiment, as shown by white broken lines in FIG. 3, a large peak value is shown at a frequency of 60 to 80 Hz in increments of 5 Hz. , 75 and 80 Hz may be set.
制御部２０の適応制御で用いられる音響モデルは、騒音検出マイク（リファレンスマイク）２から誤差検出マイク（エラーマイク）４までの１次経路とスピーカ１１から誤差検出マイク（エラーマイク）４までの２次経路、スピーカ１１から騒音検出マイク（リファレンスマイク）２までのフィードバック経路を、伝達関数でモデル化したものである。このような消音適応制御の詳しい説明は、本願と同じ出願人による特開２０１１−１０７６７３号を参照することができる。 The acoustic model used in the adaptive control of the control unit 20 includes a primary path from the noise detection microphone (reference microphone) 2 to the error detection microphone (error microphone) 4 and 2 from the speaker 11 to the error detection microphone (error microphone) 4. The feedback path from the next path, the speaker 11 to the noise detection microphone (reference microphone) 2, is modeled by a transfer function. For a detailed description of such mute adaptive control, reference can be made to JP 2011-107673 A filed by the same applicant as the present application.
なお、本実施形態で用いている能動型消音ユニット１０は、騒音検出マイク（リファレンスマイク）１２の位置、スピーカ（消音音源）１１の位置、誤差検出マイク（エラーマイク）１３の位置に定在波の節がきている場合、誤差信号を十分に検出できずに十分な消音ができないことが実験的に確かめられている。このため、騒音検出マイク１２、スピーカ１１、誤差検出マイク１３を定在波の節を避けて配置することが重要である。 The active silencer unit 10 used in the present embodiment is a standing wave at the position of the noise detection microphone (reference microphone) 12, the position of the speaker (silenced sound source) 11, and the position of the error detection microphone (error microphone) 13. It is experimentally confirmed that the error signal cannot be detected sufficiently and the sound cannot be sufficiently silenced. For this reason, it is important to arrange the noise detection microphone 12, the speaker 11, and the error detection microphone 13 while avoiding standing wave nodes.
〔その他の実施形態〕
（１）上記実施形態においては、能動型消音ユニット１０がフィードバック制御を用いて消音用制御音を生成する場合の例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、能動型消音ユニット１０が、誤差検出マイク１３を備えず、公知のフィードフォワード制御によって消音用制御音をスピーカから出力するように構成しても構わない。
[Other Embodiments]
(1) In the above embodiment, an example in which the active silencer unit 10 generates a silence control sound using feedback control has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, the active silencer unit 10 may be configured not to include the error detection microphone 13 but to output a silence control sound from the speaker by known feedforward control.
（２）上記実施形態においては、スピーカ１１及び騒音検出マイク１２が、タワー２の高さ方向の基本周波数の定在波の腹の位置に配置されている場合の例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、スピーカ１１及び騒音検出マイク１２が任意の場所に配置されていても構わない。 (2) In the above embodiment, an example in which the speaker 11 and the noise detection microphone 12 are arranged at the antinodes of the standing wave of the fundamental frequency in the height direction of the tower 2 has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, the speaker 11 and the noise detection microphone 12 may be arranged at arbitrary locations.
（３）上記実施形態においては、制御部２０がバンドパスフィルタ２３を備える場合の例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、制御部２０がバンドパスフィルタ２３を備えず、騒音検出マイク１２で検出した信号に基き、全周波数帯域に渡って騒音の波形とは逆位相の波形を生成するように構成されていても構わない。 (3) In the said embodiment, the example in case the control part 20 is provided with the band pass filter 23 was demonstrated. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, even if the control unit 20 does not include the bandpass filter 23 and is configured to generate a waveform having a phase opposite to that of the noise waveform over the entire frequency band based on the signal detected by the noise detection microphone 12. I do not care.
（４）上記実施形態においては、制御部２０においてバンドパスフィルタ２３を騒音制御フィルタ部２２の前段に備える場合の例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、スピーカ１１に出力される制御波形の周波数成分が、タワー２内に高さ方向で発生する定在波の周波数成分のみとなるようにバンドパスフィルタ２３が備えられていれば良い。例えば、バンドパスフィルタ２３が騒音制御フィルタ部２２の後段に備えられていても構わない。 (4) In the above embodiment, an example in which the control unit 20 includes the bandpass filter 23 in the preceding stage of the noise control filter unit 22 has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, the bandpass filter 23 may be provided so that the frequency component of the control waveform output to the speaker 11 is only the frequency component of the standing wave generated in the height direction in the tower 2. For example, the band pass filter 23 may be provided in the subsequent stage of the noise control filter unit 22.
本発明は、中空円筒状のタワーと、当該タワー内に騒音を発生させる騒音発生源とを備えた風力発電装置に適応可能である。 The present invention is applicable to a wind turbine generator that includes a hollow cylindrical tower and a noise generation source that generates noise in the tower.
１ ：風力発電装置
２ ：タワー
７ ：増速機（騒音発生源）
８ ：発電機（騒音発生源）
１０ ：能動型消音ユニット
１１ ：スピーカ
１２ ：騒音検出マイク
２１ ：制御部（騒音低減手段）
２３ ：バンドパスフィルタ（フィルタリング手段）
1: Wind power generator 2: Tower 7: Speed up gear (noise source)
8: Generator (noise source)
10: Active silencer unit 11: Speaker 12: Noise detection microphone 21: Control unit (noise reduction means)
23: Band pass filter (filtering means)
Claims (6)
前記タワー内に、騒音検出マイクと消音用制御音を発するスピーカとを備える能動型消音ユニットを配置しておき、
前記能動型消音ユニットを用いて、前記騒音発生源が発生させる前記タワー内の騒音のうち、前記タワーの高さ方向に生じる定在波の周波数成分を低減する騒音低減ステップ、からなる風力発電装置の騒音低減方法。 A noise reduction method for a wind turbine generator comprising a hollow cylindrical tower and a noise generating source for generating noise in the tower,
In the tower, an active silencing unit including a noise detection microphone and a speaker that emits a silencing control sound is disposed,
A wind power generator comprising a noise reduction step of reducing a frequency component of a standing wave generated in the height direction of the tower among the noise in the tower generated by the noise generation source using the active silencer unit Noise reduction method.
前記能動型消音ユニットを配置する場合に、前記スピーカ及び前記騒音検出マイクを、前記腹の位置に配置する請求項１に記載の風力発電装置の騒音低減方法。 Obtaining the fundamental frequency of the standing wave in the height direction of the tower in advance, and executing the step of obtaining the position of the antinode when the standing wave of the fundamental frequency occurs,
The wind turbine generator noise reduction method according to claim 1, wherein when the active silencer unit is disposed, the speaker and the noise detection microphone are disposed at the antinode position.
前記騒音検出マイクで検出された騒音のうち、前記定在波の周波数成分のみを取り出すフィルタリングステップと、
前記フィルタリングステップで取り出した周波数成分から前記消音用制御音を生成する消音用制御音生成ステップと、を実行する請求項１又は２に記載の風力発電装置の騒音低減方法。 In the noise reduction step,
A filtering step for extracting only the frequency component of the standing wave from the noise detected by the noise detection microphone;
The noise reduction method for a wind turbine generator according to claim 1 or 2, wherein the muffler control sound generation step of generating the muffler control sound from the frequency component extracted in the filtering step is executed.
前記タワー内に、騒音検出マイクと消音用制御音を発するスピーカとを備える能動型消音ユニットが配置され、
前記能動型消音ユニットを用いて、前記騒音発生源が発生させる前記タワー内の騒音のうち、前記タワーの高さ方向に生じる定在波の周波数成分を低減する騒音低減手段と、からなる騒音低減型風力発電装置。 A wind turbine generator comprising a hollow cylindrical tower and a noise generating source for generating noise in the tower,
An active silencer unit including a noise detection microphone and a speaker that emits a silence control sound is disposed in the tower,
Noise reduction means comprising: noise reduction means for reducing frequency components of standing waves generated in the height direction of the tower among noise in the tower generated by the noise generation source using the active silencer unit. Type wind power generator.
前記騒音検出マイクで検出された騒音のうち、前記定在波の周波数成分のみを取り出すフィルタリング手段と、
前記フィルタリング手段で取り出した周波数成分から前記消音用制御音を生成する消音用制御音生成手段と、を備える請求項４又は５に記載の騒音低減型風力発電装置。 The noise reduction means is
Filtering means for extracting only the frequency component of the standing wave out of the noise detected by the noise detection microphone;
6. The noise reduction type wind power generator according to claim 4, further comprising: a silencing control sound generating unit configured to generate the silencing control sound from the frequency component extracted by the filtering unit.
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