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CN106438525B - 一种功率回收型液压恒压装置 - Google Patents

一种功率回收型液压恒压装置 Download PDF

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CN106438525B
CN106438525B CN201610912278.5A CN201610912278A CN106438525B CN 106438525 B CN106438525 B CN 106438525B CN 201610912278 A CN201610912278 A CN 201610912278A CN 106438525 B CN106438525 B CN 106438525B
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    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means

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Abstract

本发明公开了一种功率回收型液压恒压装置，降压变压器一端与原供电系统相连、另一端与整流器输入端相连；整流器的输出端通过共直流母线分别与逆变器Ⅰ输入端、超级电容、逆变器Ⅱ输出端连接；逆变器Ⅰ的输出端与电动机连接；电动机与液压泵连接并驱动控制液压泵；液压泵的出油口分别与液压控制阀、液压马达的进油口接通；液压马达的功率输出端与发电机相连，发电机通过逆变器Ⅱ与超级电容相连；液压泵的进油口、液压马达的出油口分别与油箱Ⅰ相连。本发明具有输出功率稳定可调、系统效率高等优点。

Description

一种功率回收型液压恒压装置
技术领域
本发明涉及一种液压恒压网络，尤其是一种带有功率回收特性的液压恒压装置。
背景技术
液压传动方式具有无级调速、自动控制、出力大、功率质量比高和自润滑等优势，已经在冶金和工程机械等领域广泛应用，但存在油液温升高和系统传递效率低等问题，这不仅限制了液压传动方式的发展和应用，而且也造成了能源浪费和环境污染。尤其在轧钢等冶金行业的伺服或比例液压控制系统中，需要高品质恒压源，若采用阀控系统实现，溢流阀的存在使系统存在大量能量损失，无功功率过大；若采用泵控系统实现，由于恒压变量泵的惯性大，系统响应速度慢，且空载工况下电机空转同样会产生一定损耗。因此，如何实现恒压源液压传动方式的能量回收利用、提高液压传动系统效率、限制油液的温度过度升高已经成为亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种有效提高液压系统能量利用率、输出稳定可调高品质液压源的功率回收型液压恒压装置。
为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述装置主要包括降压变压器、整流器、逆变器Ⅰ、电动机、液压泵、液压马达、发电机、逆变器Ⅱ、共直流母线、超级电容、液压控制阀、液压缸、油箱Ⅰ、油箱Ⅱ；其中，降压变压器一端与原供电系统相连、另一端与整流器输入端相连；整流器的输出端通过共直流母线分别与逆变器Ⅰ输入端、超级电容、逆变器Ⅱ输出端连接；逆变器Ⅰ的输出端与电动机连接；电动机与液压泵连接并驱动控制液压泵；液压泵的出油口分别与液压控制阀、液压马达的进油口接通；液压马达的功率输出端与发电机相连，发电机通过逆变器Ⅱ与超级电容相连；液压泵的进油口、液压马达的出油口分别与油箱Ⅰ相连。
进一步的，液压控制阀与液压缸连接并对其进行控制，液压控制阀通过油管另与油箱Ⅱ连接。
工作过程大致如下：
利用液压泵后连接的液压马达取代原有的溢流阀，将原有溢流损失转化为马达机械能输出；发电机将马达输出的机械能转化为电能，逆变器Ⅱ将发电机回收的交流电转化为直流电，超级电容存储发电机产生的过多电能，整流器转化的直流电用于补偿系统的输入电能，逆变器Ⅰ将直流电转化为交流电。
在本发明中，基于电功率回收特性，将马达输出机械能转化为电能，并与原供电系统一起为电机提供动力，从而达到节能目的。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：在液压伺服系统中，使用液压马达代替溢流阀，再采用DTC-直接转矩控制方法控制发电机获得高品质恒压源，同时将原有溢流阀损失通过功率回收装置重新利用，提高了系统的效率。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
附图标号：1-降压变压器、2-整流器、3-逆变器Ⅰ、4-电动机、5-液压泵、6-液压马达、7-发电机、8-逆变器Ⅱ、9-共直流母线、10-超级电容、11-液压控制阀、12-液压缸、13-油箱Ⅰ、14-油箱Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明所述装置主要包括降压变压器1、整流器2、逆变器Ⅰ3、电动机4、液压泵5、液压马达6、发电机7、逆变器Ⅱ8、共直流母线9、超级电容10、液压控制阀11、液压缸12、油箱Ⅰ13、油箱Ⅱ14；其中，降压变压器一端与原供电系统相连、另一端与整流器输入端相连；整流器的输出端通过共直流母线分别与逆变器Ⅰ输入端、超级电容、逆变器Ⅱ输出端连接；逆变器Ⅰ的输出端与电动机连接；电动机与液压泵连接并驱动控制液压泵；液压泵的出油口分别与液压控制阀、液压马达的进油口接通；液压马达的功率输出端与发电机相连，发电机通过逆变器Ⅱ与超级电容相连；液压泵的进油口、液压马达的出油口分别与油箱Ⅰ相连。液压控制阀与液压缸连接并对其进行控制，液压控制阀通过油管另与油箱Ⅱ连接。
本发明为液压伺服控制系统提供恒压源，液压马达起溢流阀的作用，液压泵提供的油液一部分经液压马达流回油箱，发电机的电磁转矩特性公式为
T＝ΔP·Vm
式中T——发电机电磁转矩，即液压马达的负载转矩；
ΔP——液压马达进出口压差；
Vm——液压马达排量。
设定T、Vm为定值，则ΔP为定值，由此获得恒压源。同时对发电机电磁转矩设置合理的算法，可以有效提高恒压源的品质。
本发明中提到的功率回收过程中采用直流母线技术，发电机连接液压马达，逆变器Ⅱ将发电机产生的交流电转化为直流电，共直流母线上连接有超级电容，超级电容可有效存储发电机产生的过多电能，整流器将经过降压变压器的交流电转化为直流电，逆变器Ⅰ将回收的电能与原供电系统的电能合流之后的直流电转化为交流电驱动电动机转动。在这个过程中，液压马达实现液压能的回收并将其转化为机械能，发电机将机械能转化为电能，整流器与逆变器Ⅰ将回收的电能与原供电系统的电能合流驱动电动机，从而实现功率回收功能。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种功率回收型液压恒压装置，其特征在于：所述装置主要包括降压变压器、整流器、逆变器Ⅰ、电动机、液压泵、液压马达、发电机、逆变器Ⅱ、共直流母线、超级电容、液压控制阀、液压缸、油箱Ⅰ、油箱Ⅱ；其中，降压变压器一端与原供电系统相连、另一端与整流器输入端相连；整流器的输出端通过共直流母线分别与逆变器Ⅰ输入端、超级电容、逆变器Ⅱ输出端连接；逆变器Ⅰ的输出端与电动机连接；电动机与液压泵连接并驱动控制液压泵；液压泵的出油口分别与液压控制阀、液压马达的进油口接通；液压马达的功率输出端与发电机相连，发电机通过逆变器Ⅱ与超级电容相连；液压泵的进油口、液压马达的出油口分别与油箱Ⅰ相连。
2.根据权利要求1所述的一种功率回收型液压恒压装置，其特征在于：液压控制阀与液压缸连接并对其进行控制，液压控制阀通过油管另与油箱Ⅱ连接。
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