[發明專利]一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置

有效

• 申請號: 202010468587.4
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111734571B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 姜彤;張晴
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F03B13/06
• 分類號: F03B13/06;F03B3/10;F04B23/06;F04B23/02;F04B49/06;F04B49/02;F03C1/007;F03C1/02;F03C1/26;F03C1/40;F04B1/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置，其特征在于，包括三路并聯的液壓缸、與液壓缸數量相對應的驅動設備、低壓水池C、控制器D、高壓水池E和水力設備G，其中，每個液壓缸的活塞桿都有一個驅動設備與其相連，液壓缸的一端通過高壓側管道與高壓水池側主管道(5)相連，另一端通過低壓側管道與低壓水池側主管道(6)相連；高壓水池側主管道(5)與高壓水池E相連，低壓水池側主管道(6)與低壓水池C相連，水力設備G連接高壓水池E與低壓水池C；驅動設備的電力輸入接至外部動力源，水力設備G的電力輸入與電網相連；控制器D使用交錯穩流控制策略對各驅動設備發出運動指令，使各驅動設備以時間交錯的方式運行，各路液壓缸啟停與換向的時間相互交錯，保證并聯的各路液壓缸內流出的液體在匯入高壓水池側主管道(5)后的流量相互補償并實現平穩，由高壓水池側主管道(5)流入高壓水池E的總流量保持穩定；

所述控制器D使用交錯穩流控制策略的具體實現方式為完全補償交錯穩流策略，令控制器D采取正弦波的非線性補償控制形式對各路驅動設備發出速度指令；

所述高壓水池E流入與流出的總流量一致，實現高壓水池側主管道和低壓水池側主管道內的流量穩定在目標流速，構成了穩流量、定水頭的恒壓網絡；

高壓水池底部內液體壓強的變化量ΔP為：

其中v_out為高壓水池流出水速度，S_p為管道截面積，S_h為高壓水池底面積，v₀為各活塞桿的最終速度，t為單位時間，ρ為液體密度，g為重力加速度，S1為第一液壓缸A、第二液壓缸B和第三液壓缸MA0的截面積。

2.根據權利要求1所述的一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置，其特征在于，所述液壓缸可以是單個子液壓缸，也可以是同桿串聯的多個子液壓缸。

3.根據權利要求2所述的一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置，其特征在于，所述多個子液壓缸在同桿串聯后成為一個可變面積的液壓缸，每個子液壓缸的截面積可以相同也可以不同，各子液壓缸的一端都通過閥門和管道與同一根高壓側管道相連，另一端通過閥門和管道與同一根低壓側管道相連，當液壓缸運動至活塞行程終點時，各子液壓缸左右腔與高壓水池或低壓水池連通的狀態互換，從而推動液壓缸中的活塞向相反行程方向運動，以此實現活塞往復運動。

4.根據權利要求1所述的一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置，其特征在于，所述控制器D使用交錯穩流控制策略的具體實現方式還可以為部分補償交錯穩流策略，令控制器D采取三角波或梯形波的線性控制形式對各路驅動設備發出速度指令；在部分補償交錯穩流策略中，三角波變化或是梯形波變化的周期運動中加入非線性變化階段，非線性速度變化的全部時間不高于三角波和梯形波速度變化周期的1/10。

5.根據權利要求1所述的一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置，其特征在于，所述水力設備G由水輪機和水泵組成，工作流程分為水力設備G發電時和抽水時兩種工作狀態；發電時，所述水力設備G切換為水輪機工作狀態，水從所述高壓水池E經所述水輪機流入所述低壓水池C給電網發電；抽水時，所述水力設備G切換為水泵狀態，所述低壓水池C中的水經所述水泵抽入所述高壓水池E。

6.根據權利要求1所述的一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置，其特征在于，所述驅動設備分別為壓縮空氣的氣動缸、電動缸、直線電機、曲柄連桿機構或額外的液壓驅動系統，以此實現直線機械能與其他能量的轉換。

7.根據權利要求1所述的一種基于虛擬抽蓄的多路液壓缸補償控制裝置，其特征在于，所述外部動力源為電網或為壓縮空氣的儲能裝置。