一种基于电气控制的新型二次调节系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于电气控制的新型二次调节系统，其包括液压蓄能器、电量储存单元、驱动电机、第一电动/发电机、第二电动/发电机、第一电机控制器、第二电机控制器、逆变器、第一变量泵/马达、第二变量泵/马达、换向阀、梭阀、安全阀、控制器等，本实用新型专利技术采用变量泵/马达和电动/发电机代替传统的液压变压器或者比例换向阀作为二次调节系统中恒压源和负载压力和流量的匹配，通过调节变量泵/马达的排量匹配液压蓄能器和负载压力，通过调节电动/发电机的转速来控制执行器的速度，此外通过电动/发电机和变量泵/马达的多象限工作实现驱动负载压力高于液压蓄能器压力的场合，解决了传统二次调节系统难以适应做直线驱动的执行器和难以驱动负载压力高于液压蓄能器压力的不足之处。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及驱动系统
，尤其是指种一种基于电气控制的新型二次调 节系统。
技术介绍
面对全球性的能源危机、环境污染等重大问题，各种机械装备亟需应对节能环保 的压力，绿色环保型的机械装备理念已逐渐显露，努力在技术上寻求新的解决方案。目前常 用的液压系统节能主要有二次调节技术、开中心、负载敏感、负流量和正流量控制等几种典 型的液压控制系统。其中二次调节技术目前已经开始得到了应用。 早在1977年，德国汉堡国防工业大学的Nikolaus教授即提出了二次静液调节技 术的概念。我们将液压系统中能将机械能转化为液压能的原件称为一次原件，将机械能与 液压能互相转换的原件称为二次元件。二次静液调节技术即是以二次元件为核心的一种能 量调节技术。 二次静液调节的研宄经历了液压直接转速控制、液压先导调速控制、机液调速控 制、电液转速控制、电液转角控制、电液转矩控制等不同对象的控制以及与PID控制，神经 网络控制等先进控制算法的结合，来获得较好的动态特性，有效地降低了系统装机功率，获 得了显著的节能效果。 但由于二次调节技术研宄的对象为基于压力耦联的恒压网络，因此液压执行元件 的某一个参数必须能够进行调节，从而和负载功率匹配。在恒压网络中的液压执行元件为 可调节排量的液压马达/泵，因此该技术可应用于回转驱动，但由于液压泵/马达的转速控 制必须闭环控制，由于液压系统的强非线性的特点，液压泵/马达的转速难以精确控制， 同时在启动和制动瞬间存在较大的冲击。而对于做直线运动的液压缸来说，由于液压缸的 截面积不可改变，因此二次调节技术不能直接适用于直线运动的系统。目前的研宄者一般 采用以下两种方案：一种采用接入液压变压器的方法来实现恒压油源和做直线运动的变压 负载的匹配，但是引入液压变压器会使得系统结构复杂，不利于实际的生产应用；另外一种 是采用比例换向阀直接控制，但由于液压蓄能器压力和负载压力的不匹配，必然导致在比 例换向阀的阀口上产生大量的节流损耗，同时该方案中比例换向阀不能增压，要求液压蓄 能器压力高于负载压力。
技术实现思路
有鉴于此，本技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的在于提供一种基于 电气控制的新型二次调节系统，该系统结构相对简单、能够减小节流损耗、能适用于负载压 力高于液压蓄能器压力的场合，同时能够实现转台驱动扭矩和转速的调节。 为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是： 一种基于电气控制的新型二次调节系统，其包括驱动电机、液压泵、安全阀、逆变 器、单向阀、电量储存单元、第一电机控制器、第一电动/发电机、第一变量泵/马达、换向 阀、第一压力传感器、梭阀、油缸、第二电机控制器、第二电动/发电机、第二变量泵/马达、 减速器、转台、液压蓄能器、第二压力传感器、其它执行器液压驱动系统以及控制器； 驱动电机和液压泵同轴机械相连；第一变量泵/马达和第一电动/发电机同轴机 械相连；第二变量泵/马达、减速器的输入轴以及第二电动/发电机同轴机械相连；减速器 的输出轴和转台机械相连； 液压泵的出口分两路：第一路接安全阀；第二路接单向阀的进油口；单向阀的出 口分五路：第一路接第一变量泵/马达的进油口，第一变量泵/马达的出油口和换向阀的P 口相连；第二路接第二变量泵/马达的进油口，第二变量泵/马达的出油口接油箱；第三 路接液压蓄能器；第四路接第二压力传感器；第五路接其它执行器液压驱动系统；，换向阀 的T 口接油箱，换向阀的A 口和梭阀的油口 Al以及油缸的无杆腔相连，换向阀的B 口和梭 阀的油口 A2以及油缸的有杆腔相连； 逆变器、第一电机控制器的电源输入端以及第二电机控制器的电源输入端和电量 储存单元相连，第一电机控制器的动力输出端和第一电动/发电机电性相连，第二电机控 制器的动力输出端和第二电动/发电机电性相连； 控制器的输入信号包括第一压力传感器的输出信号以及第二压力传感器的输出 信号；控制器的输出信号包括第一电机控制器的输入信号、第二电机控制器的输入信号以 及逆变器的输入信号。 较佳地，所述第一电动/发电机和所述第二电动/发电机均安装有测量转速的传 感器，所述传感器为旋转变压器或光电编码器。 在上述方案中，所述换向阀为手动控制换向阀、电磁控制换向阀、电液控制换向阀 以及液动控制换向阀中的一种。 在上述方案中，所述其它执行器液压驱动系统包括用以驱动其它油缸直线运动的 油缸驱动系统和用以驱动其它转台做旋转运动的转台驱动系统。 本技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，由上述技术方案可知： 该系统为基于液压马达发电机压差控制的单泵多执行器的负载敏感系统，既能保 证执行器获得和先导操作信号成比例的流量，又可回收传统负载敏感系统消耗在定差减压 阀阀口的能量；具体而g : 1)采用了变量泵/马达和电动/发电机作为二次调节系统中恒压源压力和负载压 力和流量的调节单元，由于变量泵/马达和电动/发电机的控制为排量或转速控制，实现了 液压系统无节流损耗； 2)当执行器做直线运动时，通过调节第一变量泵/马达的排量来匹配液压蓄能器 压力和负载压力的差值，调节第一电动/发电机的转速来控制油缸的速度；当负载压力小 于液压蓄能器压力时，第一电动/发电机工作在发电模式，第一变量泵/马达工作在马达模 式，此时把液压蓄能器压力和负载压力的压差液压能通过第一变量泵/马达驱动第一电动 /发电机转换成电能储存在电量储存单元中；同理，当负载压力大于液压蓄能器压力时，第 一电动/发电机工作在电动模式，第一变量泵/马达工作在泵模式，此时电量储存单元释放 电能，通过第一电动/发电机驱动第一变量泵/马达将液压蓄能器储存的液压油输送至直 线驱动油缸，实现增压功能；解决了传统二次调节系统应用于直线驱动油缸时采用比例换 向阀时存在大量压差节流损耗和不能适用于负载压力高于液压蓄能器压力的场合； 3)当执行器做旋转运动时，通过调节第二变量泵/马达的排量来调节转台的驱动 扭矩，调节第二电动/发电机的转速来控制转台的转速；解决了传统二次调节系统中采用 变量泵/马达驱动转台时具有启动和制动冲击较大和转速难以控制的不足； 4)动力系统采用了液压蓄能器作为稳压源，驱动电机和负载无机械连接，负载的 波动不会影响驱动电机的工作状态，驱动电机可以根据液压蓄能器的压力工作在高效区 域，同时驱动电机只需要输出负载的平均功率，降低了对驱动电机的功率等级。 为更清楚地阐述本技术的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对 本技术进行详细说明。【附图说明】 图1是本技术之较佳实施例的整体结构框图。 附图标识说明： 1、驱动电机 2、液压泵 3、安全阀 4、逆变器 5、单向阀 6、电量储存单元 7、第一电机控制器 8、第一电动/发电机 9、第一变量泵/马达 10、换向阀 11、第一压力传感器 12、梭阀 13、油缸 14、第二电机控制器 15、第二电动/发电机 16、第二变量泵/马达 17、减速器 18、转台 19、液压蓄能器 20、第二压力传感器 21、其它执行器液压系统22、控制器【具体实施方式】 请参照附图1所示，其显示出了本技术之较佳实施例的具体结构， 一种基于电气控制的新型二次调节系统，其包括驱动电机（1)、液压泵（2)、安全 阀（3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电气控制的新型二次调节系统，其包括驱动电机(1)、液压泵(2)、安全阀(3)、逆变器(4)、单向阀(5)、电量储存单元(6)、第一电机控制器(7)、第一电动/发电机(8)、第一变量泵/马达(9)、换向阀(10)、第一压力传感器(11)、梭阀(12)、油缸(13)、第二电机控制器(14)、第二电动/发电机(15)、第二变量泵/马达(16)、减速器(17)、转台(18)、液压蓄能器(19)、第二压力传感器(20)、其它执行器液压驱动系统(21)以及控制器(22)；驱动电机(1)和液压泵(2)同轴机械相连；第一变量泵/马达(9)和第一电动/发电机(8)同轴机械相连；第二变量泵/马达(16)、减速器(17)的输入轴以及第二电动/发电机(15)同轴机械相连；减速器(17)的输出轴和转台(18)机械相连；液压泵(2)的出口分两路：第一路接安全阀(3)；第二路接单向阀(5)的进油口；单向阀(5)的出口分五路：第一路接第一变量泵/马达(9)的进油口，第一变量泵/马达(9)的出油口和换向阀(10)的P口相连；第二路接第二变量泵/马达(16)的进油口,第二变量泵/马达(16)的出油口接油箱；第三路接液压蓄能器(19)；第四路接第二压力传感器(20)；第五路接其它执行器液压驱动系统(21)；换向阀(10)的T口接油箱，换向阀(10)的A口和梭阀(12)的油口A1以及油缸(13)的无杆腔相连，换向阀(10)的B口和梭阀(12)的油口A2以及油缸(13)的有杆腔相连；逆变器(4)、第一电机控制器(7)的电源输入端以及第二电机控制器(14)的电源输入端和电量储存单元(6)相连，第一电机控制器(7)的动力输出端和第一电动/发电机(8)电性相连，第二电机控制器(14)的动力输出端和第二电动/发电机(15)电性相连；控制器(22)的输入信号包括第一压力传感器(11)的输出信号以及第二压力传感器(20)的输出信号；控制器(22)的输出信号包括第一电机控制器(8)的输入信号、第二电机控制器(14)的输入信号以及逆变器(4)的输入信号。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付胜杰，林添良，叶月影，任好玲，黄伟平，缪骋，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：福建;35