[發(fā)明專利]變速電機(jī)與恒功率變量泵匹配的液壓節(jié)能系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610972690.6
• 申請(qǐng)日: 2016-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN106499614B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志峰;劉曉鵬;李磊;秦利民;石方亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F04B49/00
• 分類號(hào): F04B49/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司34101
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液壓系統(tǒng)及其控制方法，更具體地說明變速電機(jī)與恒功率變量泵匹配的液壓節(jié)能系統(tǒng)及其控制方法。

技術(shù)背景

工業(yè)生產(chǎn)中，以電能為動(dòng)力源的液壓系統(tǒng)由于在能量傳遞中存在相當(dāng)大的能量損失，因此存在巨大的節(jié)能空間，提高液壓系統(tǒng)系統(tǒng)能量利用效率對(duì)于緩解能源短缺以及減少溫室效應(yīng)具有重要的意義。液壓系統(tǒng)中的能量損失具有多種形式，除了系統(tǒng)各元件本身由于結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的能量損失，液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)單元和負(fù)載功率不匹配所產(chǎn)生的能量損失占比例更大。

對(duì)于液壓系統(tǒng)功率匹配不當(dāng)問題，上世紀(jì)80年代，三菱公司就率先研發(fā)變頻驅(qū)動(dòng)液壓電梯技術(shù)，上述變頻技術(shù)主要應(yīng)用于定量泵的控制中，有效的解決了液壓泵輸出功率和負(fù)載需求功率匹配問題，但是忽略了電機(jī)和液壓泵本身的的實(shí)際能量轉(zhuǎn)換效率，工業(yè)中廣泛采用的單一采用變量泵的控制方法，同樣也忽略掉這個(gè)問題。

在公開號(hào)為CN104179735A專利申請(qǐng)文件中公開了一種變頻電機(jī)-比例數(shù)字變量泵的雙變量控制方式，通過建立數(shù)據(jù)庫的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。但其沒有探究電機(jī)與泵之間的變量和功率關(guān)系，無法進(jìn)行連續(xù)的自適應(yīng)控制。控制策略通過實(shí)驗(yàn)方法獲取，得出各工況作用下的最優(yōu)控制點(diǎn)，通過試驗(yàn)方法獲取最優(yōu)點(diǎn)，要做大量的試驗(yàn)研究，加上試驗(yàn)誤差的存在，會(huì)使得試驗(yàn)工作量加大，且控制精度越高，其試驗(yàn)量就越大。該控制方法采集信息量復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理冗長，使得其控制復(fù)雜。每臺(tái)液壓裝備存在差異性，大量試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)庫不能在相同型號(hào)下通用，使得其方法在工業(yè)應(yīng)用中變得困難，且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種變速電機(jī)與恒功率變量泵匹配的液壓節(jié)能系統(tǒng)及控制方法，以期能夠有效提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與時(shí)序負(fù)載的能量匹配程度，簡(jiǎn)化控制方法，改善恒功率變量泵在低壓區(qū)的節(jié)能缺陷。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明變速電機(jī)與恒功率變量泵匹配的液壓節(jié)能系統(tǒng)的特點(diǎn)是包括：液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；

所述液壓系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速可調(diào)的變頻電機(jī)以及與所述變頻電機(jī)同軸連接的恒功率變量泵；所述恒功率變量泵的進(jìn)油口與油箱連通，恒功率變量泵的出油口一路與具有中位卸荷功能的三位四通電磁換向閥的油口C相連，另一路與第一溢流閥的入口相連，第一溢流閥的出油口與油箱相連；所述三位四通電磁換向閥的回油口T與油箱相連，三位四通電磁換向閥的出油口A與液壓缸的無桿腔相連，三位四通電磁換向閥的回油口B與第二溢流閥的出油口相連，另一路與單向閥的進(jìn)油口相連；所述第二溢流閥的進(jìn)油口與液壓缸的有桿腔相連；所述單向閥的出油口與液壓缸的有桿腔相連；

所述控制系統(tǒng)是由各傳感器和控制器組成；所述傳感器包括用于檢測(cè)恒功率變量泵的出口壓力的壓力傳感器，用于檢測(cè)變頻電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x，所述控制器接收來自各傳感器的檢測(cè)信號(hào)，將所述檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理為變頻電機(jī)提供控制信號(hào)。

本發(fā)明液壓節(jié)能系統(tǒng)的控制方法的特點(diǎn)是按如下過程進(jìn)行：

步驟1：根據(jù)液壓系統(tǒng)的壓制動(dòng)作的壓力與流量特性選定恒功率變量泵的恒定功率P₁，根據(jù)液壓系統(tǒng)的快降動(dòng)作壓力選定恒功率變量泵的調(diào)定壓力p₀；以所述恒定功率P₁和調(diào)定壓力p₀作為恒功率變量泵的選擇依據(jù)；

步驟2：按如下方式測(cè)量正比例系數(shù)λ₀：利用轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x和壓力傳感器分別采集變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩T和恒功率變量泵的出口壓力p，根據(jù)轉(zhuǎn)矩T和出口壓力p制定液壓系統(tǒng)的時(shí)間t與轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系曲線T＝x(t)，以及時(shí)間t與出口壓力p的關(guān)系曲線p＝y(tǒng)(t)，根據(jù)關(guān)系曲線，換算得出T＝λ_i p,i＝1,2,3…，對(duì)λ_i取均值得λ₀；

步驟3：按如下方式實(shí)現(xiàn)恒功率變量泵非恒功率階段與恒功率階段的分段控制：

若p<p₀，設(shè)置變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速n₁為：n₁＝q/V，V為恒功率變量泵的最大排量，q為流量，流量q為工藝設(shè)定值；

若p≥p₀，設(shè)置變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速n₂為：

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：