[發(fā)明專利]一種恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910514891.5
• 申請(qǐng)日: 2019-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN110242531B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃海鴻;方波;姚鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F04B17/03
• 分類號(hào): F04B17/03;F04B13/00;F04B23/06;F04B49/06;F04B51/00
• 代理公司: 北京青松知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

本發(fā)明公開了一種恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括由三相異步電機(jī)和恒功率柱塞變量泵構(gòu)成的恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元、負(fù)載液壓缸和用于調(diào)節(jié)三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器。本發(fā)明根據(jù)負(fù)載不同階段的流量和壓力需求，調(diào)用不同數(shù)量的恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元分別處于恒功率控制和空載運(yùn)行狀態(tài)。建立轉(zhuǎn)速優(yōu)化模型，計(jì)算獲得恒功率控制和空載運(yùn)行狀態(tài)下的最優(yōu)節(jié)能目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并利用控制電路控制每個(gè)恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元中的變頻器調(diào)節(jié)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速到最優(yōu)節(jié)能目標(biāo)轉(zhuǎn)速，降低了恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的空載損耗功率，使恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸入功率與輸出功率盡量匹配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種異步電機(jī)-恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元節(jié)能調(diào)速策略，特別涉及一種恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能控制方法。

背景技術(shù)

異步電機(jī)-恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元以其結(jié)構(gòu)簡單、便于調(diào)節(jié)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)在大流量、大功率及有流量調(diào)節(jié)需求的情況下得到廣泛應(yīng)用，例如大型的液壓機(jī)械、船舶等場合。

驅(qū)動(dòng)單元實(shí)際工作過程中，根據(jù)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特性，只有在負(fù)載壓力大的工況下，電機(jī)與泵才能高效運(yùn)行，在其他負(fù)載需求不大甚至為零的工況下，電機(jī)的能效較低，由于電機(jī)的輸出功率與負(fù)載需求功率的不匹配導(dǎo)致了大量的能量損失。因此，通過調(diào)速控制策略降低驅(qū)動(dòng)單元的損耗功率對(duì)提高其能量利用效率具有重要意義與作用，同時(shí)對(duì)中大形液壓成形裝備的改造有參考價(jià)值。

專利號(hào)為CN108278200A提出了一種異步電機(jī)-恒功率柱塞泵損耗功率測試系統(tǒng)功率測試系統(tǒng)及方法，該測試方法利用測試系統(tǒng)開展三種轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)，即可得到可靠準(zhǔn)確的異步電機(jī)-恒功率柱塞變量泵的轉(zhuǎn)速n與總損耗功率P^W的特性曲線，發(fā)現(xiàn)異步電機(jī)-恒功率柱塞變量泵總損耗功率與轉(zhuǎn)速n成二次函數(shù)正相關(guān)關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，基于電機(jī)和泵的損耗機(jī)理，通過對(duì)恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元輸入轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，降低輸出功率與負(fù)載需求功率不匹配導(dǎo)致的功率損耗，達(dá)到節(jié)能減排的效果。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，所述恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：由三相異步電機(jī)和恒功率變量泵構(gòu)成的恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元、由所述恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的負(fù)載液壓缸以及用于調(diào)節(jié)三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器，所述恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元的個(gè)數(shù)為兩個(gè)或兩個(gè)以上；其特征是：恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載需求流量由各恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元共同提供；所述的恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能控制方法是：根據(jù)負(fù)載不同階段的流量和壓力需求，調(diào)用不同數(shù)量的恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元分別處于恒功率控制和空載運(yùn)行狀態(tài)，建立轉(zhuǎn)速優(yōu)化模型，計(jì)算獲得恒功率控制和空載運(yùn)行狀態(tài)下的最優(yōu)節(jié)能目標(biāo)轉(zhuǎn)速，利用每個(gè)恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元中的變頻器調(diào)節(jié)恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速到最優(yōu)節(jié)能目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

所述的一種恒功率柱塞變量泵組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、針對(duì)第i個(gè)恒功率柱塞變量泵驅(qū)動(dòng)單元，按照負(fù)載不同階段的工況特性給定該驅(qū)動(dòng)單元的需求輸出流量輸出功率P_i^output以及負(fù)載壓力根據(jù)柱塞泵工作原理，驅(qū)動(dòng)單元輸出功率P_i^output和輸出流量q_i關(guān)系如式(1)所示：

式(1)中，q_i為驅(qū)動(dòng)單元實(shí)際輸出流量；q_V為柱塞泵總?cè)莘e損失流量；q_T為柱塞泵理論輸出流量；q_V1、q_V2、q_V3、q_V4分別為柱塞泵壓縮容積損失流量、膨脹容積損失流量、配流副泄露損失流量、滑靴副泄露損失流量；