【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及變流器運(yùn)行控制，特別是一種pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，電能變換設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)、可再生能源利用和電網(wǎng)穩(wěn)定性等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。其中，pcs（power?conversion?system，電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)）變流器作為核心設(shè)備，承擔(dān)著直流與交流電能轉(zhuǎn)換的重要任務(wù)?，F(xiàn)代pcs變流器在追求高轉(zhuǎn)換效率和高功率密度的同時(shí)，其散熱性能和運(yùn)行噪聲問題日益凸顯。一方面，高功率密度設(shè)計(jì)導(dǎo)致變流器內(nèi)部發(fā)熱量顯著增加，而散熱不良可能導(dǎo)致功率器件過熱、性能下降，甚至發(fā)生設(shè)備故障；另一方面，運(yùn)行過程中產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)噪聲和電磁噪聲，不僅對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生干擾，還可能影響設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的散熱設(shè)計(jì)主要依賴于固定風(fēng)扇轉(zhuǎn)速或被動(dòng)散熱裝置，無法適應(yīng)動(dòng)態(tài)熱負(fù)載的變化，導(dǎo)致局部熱點(diǎn)問題難以有效解決；而降噪控制則主要依賴機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化或靜態(tài)噪聲屏蔽技術(shù)，對(duì)復(fù)雜多變的噪聲場(chǎng)景適應(yīng)能力不足，現(xiàn)有技術(shù)在散熱控制和降噪控制的整合性和智能化方面仍存在明顯不足。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本專利技術(shù)。
2、因此，本專利技術(shù)提供了一種pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，解決無法適應(yīng)動(dòng)態(tài)熱負(fù)載的變化，導(dǎo)致局部熱點(diǎn)問題難以有效解決，對(duì)復(fù)雜多變的噪聲場(chǎng)景適應(yīng)能力不足的問題。
3、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
4、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其包括，
5、散熱控制模塊，用于采
6、降噪控制模塊，用于獲取pcs變流器運(yùn)行時(shí)的聲音數(shù)據(jù)分析運(yùn)行噪聲，通過智能音頻驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行降噪控制；
7、運(yùn)行優(yōu)化模塊，用于綜合散熱控制和降噪控制使用人工智能算法優(yōu)化pcs變流器運(yùn)行參數(shù)并評(píng)估運(yùn)行參數(shù)效果；
8、展示存儲(chǔ)模塊，用于將通過評(píng)估的優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行應(yīng)用并進(jìn)行展示，同步生成調(diào)整記錄存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫；
9、中央控制模塊，用于生成控制命令并通過網(wǎng)絡(luò)與散熱控制模塊、降噪控制模塊、運(yùn)行優(yōu)化模塊以及展示存儲(chǔ)模塊連接。
10、作為本專利技術(shù)所述pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述采集pcs變流器運(yùn)行數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)指在pcs變流器中安裝電流和電壓傳感器收集運(yùn)行電流和電壓數(shù)據(jù)，并在pcs變流器中安裝ntc熱敏電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)，在散熱通道入口和出口安裝高精度風(fēng)速傳感器記錄氣流速度方向，將采集的運(yùn)行電流和電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及氣流速度方向進(jìn)行預(yù)處理，并整合為數(shù)據(jù)集。
11、作為本專利技術(shù)所述pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述基于實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行散熱控制優(yōu)化指對(duì)pcs變流器進(jìn)行網(wǎng)格劃分為區(qū)域，利用伯努利方程計(jì)算散熱通道中區(qū)域z的空氣壓力；
12、分別計(jì)算得到區(qū)域z相鄰區(qū)域的空氣壓力，并計(jì)算區(qū)域z與相鄰區(qū)域的壓力差；
13、根據(jù)電流平方和電阻關(guān)系計(jì)算pcs變流器的直流銅損；
14、根據(jù)直流銅損計(jì)算交流銅損：
15、
16、其中為修正系數(shù)，f為pcs變流器開關(guān)頻率；
17、通過磁通密度公式計(jì)算pcs變流器的磁通密度b；
18、并根據(jù)磁通密度計(jì)算總鐵損：
19、；
20、其中和分別為磁滯和渦流損耗系數(shù)；
21、將壓力差、交流銅損以及總鐵損結(jié)合數(shù)據(jù)集形成特征矩陣x，通過ols線性回歸定義區(qū)域z的初步溫度預(yù)測(cè)模型：
22、；
23、其中為區(qū)域z的初步預(yù)測(cè)溫度，為回歸系數(shù)；
24、通過最小化均方誤差優(yōu)化回歸系數(shù)；
25、將優(yōu)化的回歸系數(shù)代入初步溫度預(yù)測(cè)模型，并輸入特征矩陣x得到初步預(yù)測(cè)溫度；
26、同時(shí)通過灰盒模型定義區(qū)域z的驗(yàn)證溫度預(yù)測(cè)模型：
27、；
28、其中為區(qū)域z的實(shí)時(shí)溫度，為區(qū)域z和相鄰區(qū)域j的空氣壓力差，為區(qū)域j的實(shí)時(shí)溫度，為區(qū)域j的氣流速度，為熱滯留因子，和分別為壓力和氣流速度的比例系數(shù)，為區(qū)域z的驗(yàn)證預(yù)測(cè)溫度；
29、基于歷史數(shù)據(jù)通過最小二乘法優(yōu)化驗(yàn)證溫度預(yù)測(cè)模型參數(shù)、和并更新驗(yàn)證溫度預(yù)測(cè)模型；
30、將實(shí)時(shí)溫度、區(qū)域壓力差以及氣流速度輸入驗(yàn)證溫度預(yù)測(cè)模型得到驗(yàn)證預(yù)測(cè)溫度；
31、將區(qū)域z的初步預(yù)測(cè)溫度和驗(yàn)證預(yù)測(cè)溫度進(jìn)行加權(quán)融合獲取區(qū)域z的最終預(yù)測(cè)溫度，通過最終預(yù)測(cè)溫度調(diào)整pcs變流器散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速：
32、；
33、其中為pcs變流器風(fēng)扇當(dāng)前轉(zhuǎn)速，為pcs變流器劃分區(qū)域總數(shù)，為區(qū)域z的設(shè)定溫度，為區(qū)域z的最終預(yù)測(cè)溫度，為調(diào)節(jié)增益系數(shù)，為調(diào)整后的pcs變流器風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
34、作為本專利技術(shù)所述pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述獲取pcs變流器運(yùn)行時(shí)的聲音數(shù)據(jù)分析運(yùn)行噪聲指在pcs變流器中布置聲學(xué)傳感器實(shí)時(shí)采集pcs變流器運(yùn)行時(shí)的聲音數(shù)據(jù)，將所有聲學(xué)傳感器采集的聲音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為時(shí)域信號(hào)矩陣；
35、對(duì)時(shí)域信號(hào)矩陣中的每一行使用快速傅里葉變換得到頻域信號(hào)矩陣，從頻域信號(hào)矩陣中識(shí)別噪聲主頻和諧波頻率，分別提取噪聲主頻和諧波頻率對(duì)應(yīng)的振幅和相位：
36、；
37、；
38、其中為振幅，為相位，為頻率l的實(shí)部，為頻率l的虛部，頻率l包括噪聲主頻和諧波頻率。
39、作為本專利技術(shù)所述pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過智能音頻驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行降噪控制指分別得到噪聲主頻和諧波頻率的振幅和相位后通過智能音頻驅(qū)動(dòng)器生成噪聲主頻對(duì)應(yīng)的反相聲波：
40、；
41、其中為噪聲主頻的振幅，為噪聲主頻的相位；
42、同步對(duì)所有的諧波頻率疊加生成所有諧波頻率的反相聲波：
43、；
44、其中為第i個(gè)諧波頻率的振幅，為第i個(gè)諧波頻率的相位，i為諧波頻率總數(shù)，為所有諧波頻率的反相聲波；
45、使用智能音頻驅(qū)動(dòng)器分別根據(jù)噪聲主頻對(duì)應(yīng)的反相聲波和所有諧波頻率的反相聲波發(fā)出對(duì)應(yīng)聲音信號(hào)進(jìn)行降噪控制。
46、作為本專利技術(shù)所述pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述綜合散熱控制和降噪控制使用人工智能算法優(yōu)化pcs變流器運(yùn)行參數(shù)指根據(jù)pcs變流器運(yùn)行參數(shù)隨機(jī)生成候選參數(shù)集，其中v為電壓，i為電流，l為氣流速度，g為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，s為噪聲，針對(duì)每個(gè)候選參數(shù)集計(jì)算其pcs變流器運(yùn)行能耗e，定義每個(gè)候選參數(shù)集為遺傳個(gè)體組成初始種群，將每個(gè)遺傳個(gè)體的運(yùn)行能耗e的倒數(shù)作為適應(yīng)度，使用輪盤賭算法選擇適應(yīng)度值高的遺傳個(gè)體進(jìn)行交叉變異操作生成下一代遺傳個(gè)體，迭代進(jìn)行更新直至適應(yīng)度值發(fā)生收斂，將收斂后的初始種群中適應(yīng)度值最高的遺傳個(gè)體作為最優(yōu)個(gè)體，采用梯度下降算法對(duì)最優(yōu)個(gè)體進(jìn)行梯度下降優(yōu)化更新并輸出更新后的最優(yōu)個(gè)體，提取最優(yōu)個(gè)體中的運(yùn)行參數(shù)作為最優(yōu)參數(shù)。
47、作為本專利技術(shù)所述pcs變本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種PCS變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：包括，
2.如權(quán)利要求1所述的PCS變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述采集PCS變流器運(yùn)行數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)指在PCS變流器中安裝電流和電壓傳感器收集運(yùn)行電流和電壓數(shù)據(jù)，并在PCS變流器中安裝NTC熱敏電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)，在散熱通道入口和出口安裝高精度風(fēng)速傳感器記錄氣流速度方向，將采集的運(yùn)行電流和電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及氣流速度方向進(jìn)行預(yù)處理，并整合為數(shù)據(jù)集。
3.如權(quán)利要求2所述的PCS變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述基于實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行散熱控制優(yōu)化指對(duì)PCS變流器進(jìn)行網(wǎng)格劃分為區(qū)域，利用伯努利方程計(jì)算散熱通道中區(qū)域z的空氣壓力；
4.如權(quán)利要求3所述的PCS變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述獲取PCS變流器運(yùn)行時(shí)的聲音數(shù)據(jù)分析運(yùn)行噪聲指在PCS變流器中布置聲學(xué)傳感器實(shí)時(shí)采集PCS變流器運(yùn)行時(shí)的聲音數(shù)據(jù)，將所有聲學(xué)傳感器采集的聲音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為時(shí)域信號(hào)矩陣；
5.如權(quán)利要求4所述的PCS變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述通過智能音頻驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行降噪控制指分別
6.如權(quán)利要求5所述的PCS變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述綜合散熱控制和降噪控制使用人工智能算法優(yōu)化PCS變流器運(yùn)行參數(shù)指根據(jù)PCS變流器運(yùn)行參數(shù)隨機(jī)生成候選參數(shù)集，其中V為電壓，I為電流，L為氣流速度，G為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，S為噪聲，針對(duì)每個(gè)候選參數(shù)集計(jì)算其PCS變流器運(yùn)行能耗E，定義每個(gè)候選參數(shù)集為遺傳個(gè)體組成初始種群，將每個(gè)遺傳個(gè)體的運(yùn)行能耗E的倒數(shù)作為適應(yīng)度，使用輪盤賭算法選擇適應(yīng)度值高的遺傳個(gè)體進(jìn)行交叉變異操作生成下一代遺傳個(gè)體，迭代進(jìn)行更新直至適應(yīng)度值發(fā)生收斂，將收斂后的初始種群中適應(yīng)度值最高的遺傳個(gè)體作為最優(yōu)個(gè)體，采用梯度下降算法對(duì)最優(yōu)個(gè)體進(jìn)行梯度下降優(yōu)化更新并輸出更新后的最優(yōu)個(gè)體，提取最優(yōu)個(gè)體中的運(yùn)行參數(shù)作為最優(yōu)參數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的PCS變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述評(píng)估運(yùn)行參數(shù)效果指根據(jù)得到的最優(yōu)參數(shù)在仿真環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)行仿真，設(shè)定約束條件為：
8.如權(quán)利要求7所述的PCS變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述將通過評(píng)估的優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行應(yīng)用并進(jìn)行展示指將通過評(píng)估的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)應(yīng)用至PCS變流器，并對(duì)最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行可視化展示。
9.如權(quán)利要求8所述的PCS變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述生成調(diào)整記錄存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫指將PCS變流器將最優(yōu)參數(shù)和PCS變流器調(diào)整生成調(diào)整記錄存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫按照時(shí)間戳對(duì)調(diào)整記錄進(jìn)行分類，并定期對(duì)存儲(chǔ)的調(diào)整記錄進(jìn)行完整性檢測(cè)，同步上傳至云端進(jìn)行備份存儲(chǔ)。
10.如權(quán)利要求9所述的PCS變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述生成控制命令并通過網(wǎng)絡(luò)與散熱控制模塊、降噪控制模塊、運(yùn)行優(yōu)化模塊以及展示存儲(chǔ)模塊連接指所述中央控制模塊與散熱控制模塊、降噪控制模塊、運(yùn)行優(yōu)化模塊以及展示存儲(chǔ)模塊通過網(wǎng)絡(luò)連接，并生成控制命令通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至其余模塊進(jìn)行模塊綜合控制。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：包括，
2.如權(quán)利要求1所述的pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述采集pcs變流器運(yùn)行數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)指在pcs變流器中安裝電流和電壓傳感器收集運(yùn)行電流和電壓數(shù)據(jù)，并在pcs變流器中安裝ntc熱敏電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)，在散熱通道入口和出口安裝高精度風(fēng)速傳感器記錄氣流速度方向，將采集的運(yùn)行電流和電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及氣流速度方向進(jìn)行預(yù)處理，并整合為數(shù)據(jù)集。
3.如權(quán)利要求2所述的pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述基于實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行散熱控制優(yōu)化指對(duì)pcs變流器進(jìn)行網(wǎng)格劃分為區(qū)域，利用伯努利方程計(jì)算散熱通道中區(qū)域z的空氣壓力；
4.如權(quán)利要求3所述的pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述獲取pcs變流器運(yùn)行時(shí)的聲音數(shù)據(jù)分析運(yùn)行噪聲指在pcs變流器中布置聲學(xué)傳感器實(shí)時(shí)采集pcs變流器運(yùn)行時(shí)的聲音數(shù)據(jù)，將所有聲學(xué)傳感器采集的聲音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為時(shí)域信號(hào)矩陣；
5.如權(quán)利要求4所述的pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述通過智能音頻驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行降噪控制指分別得到噪聲主頻和諧波頻率的振幅和相位后通過智能音頻驅(qū)動(dòng)器生成噪聲主頻對(duì)應(yīng)的反相聲波：
6.如權(quán)利要求5所述的pcs變流器智能降噪散熱系統(tǒng)，其特征在于：所述綜合散熱控制和降噪控制使用人工智能算法優(yōu)化pcs變流器運(yùn)行參數(shù)指根據(jù)pcs變流器運(yùn)行參數(shù)隨機(jī)生成候選參數(shù)集，其中v為電壓，i為電流，l為氣流速度，g為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，s為噪聲，針對(duì)每個(gè)候選參數(shù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李曉東，臧偉，馮江濤，冀國(guó)平，孫浩，程光輝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海鏵原能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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