[發明專利]主動先導級控制的電液比例流量閥與控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201810313501.3
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108661988B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 孟宏君;秦強
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08;F15B13/02
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬于液壓伺服與比例控制系統電液比例流量閥技術領域，具體是一種主動先導級控制的電液比例流量閥與控制裝置及控制方法。包括主閥、柱塞泵/馬達、伺服電機、控制電路和集成一體化殼體，所述的集成一體化殼體內設置有電路安裝板、伺服電機腔和柱塞泵安裝腔，電路安裝板上安裝有控制電路，控制電路上設置有信號輸入輸出口和電源輸入口，伺服電機腔內安裝有伺服電機，伺服電機由控制電路控制，伺服電機腔兩端分別設置有與外界連通的冷卻進油口和冷卻回油口，柱塞泵安裝腔內安裝有柱塞泵/馬達，伺服電機通過花鍵軸與柱塞泵/馬達連接，柱塞泵/馬達與主閥連接。本發明的能量回饋制動無須改變系統硬件結構，只需對回饋電流進行柔性控制。

技術領域

本發明屬于液壓伺服與比例控制系統電液比例流量閥技術領域，具體是一種主動先導級控制的電液比例流量閥與控制裝置及控制方法。

背景技術

重大機械裝備的現代化水平是我們國家科技發展水平的重要標志之一，由于重大機械裝備較多數利用的是液壓驅動方式，因而重大裝備的發展水平很大程度上體現在電液控制系統的性能水平上，而液壓元件的技術水平是決定電液控制系統性能水平的重要指標。電液比例流量閥是很多重大機械裝備中電液控制系統的核心部件，在海洋工程、鐵路隧道工程、航空、航天、核電等領域得到了廣泛的應用，成為流體傳動及控制技術領域最重要的控制元件之一。

傳統電液比例流量閥具有良好的靜動態特性，但低工作壓力范圍的可控性差、動態響應慢；當負載壓力變化時，主閥流量也會隨之發生較大的變化。為了減小負載變化對主閥的影響，需要在閥的主流道上設置壓差補償器或流量檢測元件，這樣，不僅增大了閥的體積及制造難度，還削弱了閥的通流能力，造成較大的能量損耗并且引起發熱。對于大流量的應用場合，由于能量損耗的制約，這樣的技術便無用武之地，只能通過控制閥的開口面積間接控制流量，影響主閥的控制性能。受負載變化的影響，使得控制精度降低是制約高精度電液比例流量閥的關鍵性技術難題。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供一種主動先導級控制的電液比例流量閥與控制裝置及控制方法。

本發明采取以下技術方案：一種主動先導級控制的電液比例流量閥與控制裝置，包括主閥、柱塞泵/馬達、伺服電機、控制電路和集成一體化殼體，所述的集成一體化殼體內設置有電路安裝板、伺服電機腔和柱塞泵安裝腔，電路安裝板上安裝有控制電路，控制電路上設置有信號輸入輸出口和電源輸入口，伺服電機腔內安裝有伺服電機，伺服電機由控制電路控制，伺服電機腔兩端分別設置有與外界連通的冷卻進油口和冷卻回油口，柱塞泵安裝腔內安裝有柱塞泵/馬達，伺服電機通過花鍵軸與柱塞泵/馬達連接，柱塞泵/馬達與主閥連接。

其中，控制電路的信號輸入輸出口通過比較器I與速度控制器連接，速度控制器依次通過限幅器I、比較器II與電流控制器連接，電流控制器通過與限幅器II與PMW連接，PMW與邏輯判斷器連接，邏輯判斷器與逆變器連接，逆變器與比較器II連接，速度控制器通過方向判斷器與邏輯判斷器連接，逆變器與控制器連接，控制器上接有泄放電路、蓄電池和負載，控制器與伺服電機連接，控制器與伺服電機之間還連接有電流/電壓傳感器，伺服電機由電流控制器控制。

進一步的，主閥包括主閥控制腔，主閥控制腔上分別設置有A口、B口和C口，主閥控制腔內設置有可上下移動的閥芯，閥芯上端與主閥殼體之間設置有彈簧，所述的閥芯內設置有單向閥I和單向閥II，單向閥I一端與A口連通，單向閥I另一端與C口連通，單向閥II一端與B口連通，單向閥II另一端與C口連通，B口和C口分別接柱塞泵/馬達的進出油口。

進一步的，伺服電機包括伺服電機轉子和伺服電機定子，伺服電機轉子設置在伺服電機定子內，伺服電機轉子內部為中空結構。

一種主動先導級控制的電液比例流量閥與控制裝置的控制方法，包括以下步驟，