CN104378032A - 长管路液压发电机组控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压发电机技术领域，特别是涉及一种长管路液压发电机组；本发明的长管路液压发电机组，可以有效保证液压发电机瞬态指标；还包括转速控制器和液压辅助控制回路，液压辅助控制回路包括进油管、出油管、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、蓄能器和单向阀，进油管的两端分别与液压泵的出油端和液压马达的进油端相连，出油管的两端分别与液压马达的出油端和液压泵的进油端相连，第一电磁换向阀并联在液压马达的两端，进油管上通过第二电磁换向阀连接有蓄能器，蓄能器上还连接有油压管，并在油压管上设置有单向阀；转速控制器与发电机的转轴端和负载端以及液压辅助控制回路相连。

Description

长管路液压发电机组控制装置

技术领域

本发明涉及液压发电机技术领域，特别是涉及一种长管路液压发电机组。

背景技术

液压传动是以液体为工作介质来传递运动和动力的一种传动方式，而液压发电机组是利用液压传动来发电的发电机组，通常应用在已有液压系统的车辆上，具有相对体积小、重量轻、布置方便、发电静态指标较好的特点；然而，液压发电机组却存在发电瞬态指标较差的问题，通常是由于油液的可压缩性引起的储能现象、以及负载突加和突减时液压执行元件的动作延迟所造成，尤其在改装车辆上的液压系统中，高压油管往往比较长，导致液压发电机组的瞬态指标急剧下降，导致发电机的发电等级标准整体下降。

现有的液压发电机组，通常包括液压泵、调速阀组、液压马达和发电机，调速阀组控制液压泵的液压油流速进而控制液压马达的转速，而液压马达驱动发电机发电，这样，发电频率直接与发电机以及液压马达的转速相关，为了提高液压发电机组的发电指标，液压发电机组还设置有转速控制器，转速控制器探测发电机的转速信号做反馈信号，利用PID(比例-积分-微分)控制回路控制液压辅助控制回路以保证发电机转速即发电频率，但这种控制方式受多种因素影响，尤其是对于响应速度慢的液压系统和长管路液压系统，难以有效保证液压发电机组的瞬态指标。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可以有效保证液压发电机瞬态指标的长管路液压发电机组。

本发明的长管路液压发电机组，包括液压泵、液压马达和发电机，还包括转速控制器和液压辅助控制回路，所述液压辅助控制回路包括进油管、出油管、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、蓄能器和单向阀，所述进油管的两端分别与液压泵的出油端和液压马达的进油端相连，所述出油管的两端分别与液压马达的出油端和液压泵的进油端相连，所述第一电磁换向阀并联在所述液压马达的两端，所述进油管上通过第二电磁换向阀连接有蓄能器，所述蓄能器上还连接有油压管，并在所述油压管上设置有单向阀；所述转速控制器与所述发电机的转轴端和负载端以及液压辅助控制回路相连，所述转速控制器检测发电机转速信号、发电机负载端的电流变化、并发送控制命令至所述第一电磁换向阀和第二电磁换向阀。

进一步的，所述转速控制器包括PID控制回路和负载检测回路，所述PID控制回路的一端与发电机转轴端相连、另一端与液压辅助控制回路相连，所述PID控制回路检测发电机转速信号、并发送第二控制命令至液压辅助控制回路，所述负载检测回路的一端与发电机负载端相连、另一端与液压辅助控制回路相连，所述负载检测回路检测发电机负载端的电流变化信号，并发送第一控制命令至液压辅助控制回路。

进一步的，所述PID控制回路包括PID控制器和转速传感器，所述转速传感器检测发电机转速信号、并将所述发电机转速信号发送至PID控制器，所述PID控制器发送第二控制命令至液压辅助控制回路。

进一步的，所述负载检测回路包括电流互感器和控制芯片，所述电流互感器检测发电机负载的电流变化信号、并将所述电流变化信号发送至所述控制芯片，所述控制芯片分析处理所述电流变化信号、并发送第一控制命令至液压辅助控制回路。

与现有技术相比本发明的有益效果为：在发电机加载时，发电机负载的电流瞬间增加，负载检测回路根据发电机电流的变化来产生一个加载脉冲，控制第二电磁换向阀换向，在蓄能器的作用下瞬间增加油液流量，减缓发电机因加载导致的转速下降趋势；在发电机减载时，发电机电流瞬间减小，负载检测回路根据发电机电流的变化产生一个减载脉冲，控制第一电磁换向阀换向，使一部分液压油直接流入出油管，减缓发电机因减载导致的转速上升趋势；这样，可以有效保证液压发电机瞬态指标。

附图说明

图1是本发明中液压辅助控制回路的电路示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明中转速控制器的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明的长管路液压发电机组，包括液压泵7、液压马达1和发电机8，还包括转速控制器9和液压辅助控制回路6，液压辅助控制回路包括进油管A、出油管B、第一电磁换向阀2、第二电磁换向阀3、蓄能器4和单向阀5，进油管A的两端分别与液压泵的出油端和液压马达的进油端相连，出油管B的两端分别与液压马达的出油端和液压泵的进油端相连，第一电磁换向阀2并联在液压马达1的两端，进油管上通过第二电磁换向阀3连接有蓄能器4，蓄能器4上还连接有油压管X，并在油压管X上设置有单向阀5；转速控制器与发电机的转轴端和负载端以及液压辅助控制回路相连，转速控制器检测发电机转速信号、发电机负载端的电流变化、并发送控制命令至第一电磁换向阀和第二电磁换向阀；这样，在发电机加载时，发电机负载的电流瞬间增加，负载检测回路根据发电机电流的变化来产生一个加载脉冲，控制第二电磁换向阀换向，在蓄能器的作用下瞬间增加油液流量，减缓发电机因加载导致的转速下降趋势；在发电机减载时，发电机电流瞬间减小，负载检测回路根据发电机电流的变化产生一个减载脉冲，控制第一电磁换向阀换向，使一部分液压油直接流入出油管，减缓发电机因减载导致的转速上升趋势；这样，可以有效保证液压发电机瞬态指标。

当液压发电机组工作，液压马达带动发电机开始发电，转速控制器通过转速传感器测量计算发电机的当前转速，并与设定转速(n＝1500)相比较，通过PID的运算，输出一路连续可调的模拟量电流，驱动液压回路的调速阀组，实现调整发电机转速，使发电机实际转速与设定转速一致，有效地保证了发电机的稳态指标。

在液压发电机组突加100％载荷时，电磁换向阀3迅速换向，这时蓄能器中储存的油液短时间内补充到液压马达进油口，如果时间足够短，能够最大限度弥补因压力升高造成的元件泄漏量增加、管路膨胀、油液压缩等造成的马达转速下降幅度，即发电机转速下降幅度，就能有效改善突加载荷时液压马达转速的变化量，即改善液压发电机组的突加瞬态指标。

当液压发电机组满载荷工作时，液压系统压力这时较高。如果液压发电机组负载突然减小至0时，电磁换向阀2快速换向，这时液压马达进油口的一部分油液会通过电磁换向阀2直接流入回油管路，不再通过液压马达，使得液压马达因为发电机负载突然减小产生的速度上升变化量得到有效控制，改善了液压发电机组的突减瞬态指标。

影响系统反应时间的因素，除了反馈信号的时间，另一个因素是电磁换向阀的换向时间，电磁换向阀3换向时间越快，蓄能器中储存的油液就能快速供给液压马达，抑制液压马达转速下降幅度，突加瞬态指标就会越理想。同样，电磁换向阀2换向速度越快，液压马达转速上升幅度越小，突减指标得到优化。本发明的长管路液压发电机组，采用了48伏直流电源、PWM恒流控制的方式为12伏直流电磁换向阀供电，有效提高了电磁换向阀的换向速度。

本发明的长管路液压发电机组，转速控制器包括PID控制回路和负载检测回路，PID控制回路的一端与发电机转轴端相连、另一端与液压辅助控制回路相连，PID控制回路检测发电机转速信号、并发送第二控制命令至液压辅助控制回路，负载检测回路的一端与发电机负载端相连、另一端与液压辅助控制回路相连，负载检测回路检测发电机负载端的电流变化信号，并发送第一控制命令至液压辅助控制回路。

本发明的长管路液压发电机组，PID控制回路包括PID控制器22和转速传感器，转速传感器检测发电机转速信号、并将发电机转速信号发送至PID控制器，PID控制器发送第二控制命令至液压辅助控制回路。

本发明的长管路液压发电机组，负载检测回路包括电流互感器23和控制芯片21，电流互感器检测发电机负载的电流变化信号、并将电流变化信号发送至控制芯片，控制芯片分析处理电流变化信号、并发送第一控制命令至液压辅助控制回路。

在实际使用过程中，控制芯片21与PID控制器22可以分体设置，也可一体设置在同一个控制元件上实现控制，如单片机

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种长管路液压发电机组，包括液压泵、液压马达和发电机，其特征在于，还包括转速控制器和液压辅助控制回路，所述液压辅助控制回路包括进油管、出油管、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、蓄能器和单向阀，所述进油管的两端分别与液压泵的出油端和液压马达的进油端相连，所述出油管的两端分别与液压马达的出油端和液压泵的进油端相连，所述第一电磁换向阀并联在所述液压马达的两端，所述进油管上通过第二电磁换向阀连接有蓄能器，所述蓄能器上还连接有油压管，并在所述油压管上设置有单向阀；所述转速控制器与所述发电机的转轴端和负载端以及液压辅助控制回路相连，所述转速控制器检测发电机转速信号、发电机负载端的电流变化、并发送控制命令至所述第一电磁换向阀和第二电磁换向阀。

2.如权利要求1所述的长管路液压发电机组，其特征在于，所述转速控制器包括PID控制回路和负载检测回路，所述PID控制回路的一端与发电机转轴端相连、另一端与液压辅助控制回路相连，所述PID控制回路检测发电机转速信号、并发送第二控制命令至液压辅助控制回路，所述负载检测回路的一端与发电机负载端相连、另一端与液压辅助控制回路相连，所述负载检测回路检测发电机负载端的电流变化信号，并发送第一控制命令至液压辅助控制回路。

3.如权利要求2所述的长管路液压发电机组，其特征在于，所述PID控制回路包括PID控制器和转速传感器，所述转速传感器检测发电机转速信号、并将所述发电机转速信号发送至PID控制器，所述PID控制器发送第二控制命令至液压辅助控制回路。

4.如权利要求2所述的长管路液压发电机组，其特征在于，所述负载检测回路包括电流互感器和控制芯片，所述电流互感器检测发电机负载的电流变化信号、并将所述电流变化信号发送至所述控制芯片，所述控制芯片分析处理所述电流变化信号、并发送第一控制命令至液压辅助控制回路。