CN106545548B - 基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验装置及方法，所述试验装置包括共直流母线系统、驱动系统、液压测试系统和加载回馈系统；驱动系统和液压测试系统连接，液压测试系统和加载回馈系统连接，驱动系统、加载回馈系统分别和共直流母线系统连接。所述试验方法包括恒转速测试和恒转矩测试两种试验方法。本发明应用共直流母线技术和异步电机矢量控制技术，提高测试效率、增大测试范围、减少测试时间。

Description

基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验装置及方法

技术领域

本发明涉及泵/马达试验领域，尤其是一种基于共直流母线技术的耐久性试验装置及方法。

背景技术

液压泵和液压马达作为工程机械主机使用的核心零部件，其可靠性直接决定重大装备的性能和使用寿命。国内企业自主研发的液压泵和液压马达在产品性能上取得一定突破，但由于缺乏耐久性试验装置和试验方法，产品可靠性很难保证。传统的液压泵和液压马达耐久性试验装置测试效率低、功率损耗大、通用性低。因此，如何提高液压泵和液压马达耐久性试验装置的测试效率、实现功率回收、增大被测对象范围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高效节能、通用性高的基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验装置及方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述装置包括整流单元、直流母线排、逆变单元Ⅰ、逆变单元Ⅱ、异步伺服电动机、被试液压泵、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、压力传感器III、流量传感器Ⅰ、流量传感器Ⅱ、流量传感器III、流量传感器Ⅳ、单向阀、安全阀、比例溢流阀、开关阀Ⅰ、开关阀Ⅱ、开关阀III、开关阀Ⅳ、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、背压阀、被试液压马达、异步伺服发电机、油箱；

所述整流单元与直流母线排连接，直流母线排与逆变单元Ⅰ一端连接，逆变单元Ⅰ另一端与异步伺服电动机连接；异步伺服电动机与被试液压泵同轴连接，被试液压泵的出油口与单向阀的进油口连接，被试液压泵的进油口与油箱连接；单向阀的出油口分别与安全阀的进油口、比例溢流阀的进油口相通连接，安全阀的出油口、比例溢流阀的出油口分别与油箱连通；所述开关阀Ⅰ、开关阀Ⅱ、开关阀III、开关阀Ⅳ闭环连接组成桥式换向阀组，所述桥式换向阀组的四个工作油口分别与单向阀出油口、被试液压马达的进油口和出油口、背压阀进油口连接，背压阀的出油口与油箱接通；所述被试液压马达和异步伺服发电机同轴连接，异步伺服发电机与逆变单元Ⅱ一端连接，逆变单元Ⅱ另一端与直流母线排连接。

进一步的，所述被试液压泵的出油口设有压力传感器Ⅰ和流量传感器Ⅰ；所述被试液压泵的泄漏油口设有流量传感器III。

进一步的，所述桥式换向阀组的进油口设有流量传感器Ⅱ。

进一步的，所述被试液压马达的进油口设有压力传感器Ⅱ和温度传感器Ⅰ，被试液压马达的出油口设有压力传感器III和温度传感器Ⅱ；被试液压马达的泄漏油口与油箱连通并设有流量传感器Ⅳ。

本发明所述的基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验方法，采用三相交流电经过整流单元为系统供电，逆变单元Ⅰ从直流母线排上获取电能为异步伺服电动机供电，异步伺服电动机驱动被试液压泵，被试液压泵输出压力油带动被试液压马达转动，通过控制异步伺服发电机的电磁转矩实现被试液压马达的加载，异步伺服发电机回收的电能通过逆变单元Ⅱ回馈至直流母线排上，此时电网电能仅起补偿作用；

所述试验方法包括以下两种工况：

(1)恒转速试验方法：当被试液压泵的试验流量大于被试液压马达的试验流量的工况时，控制异步伺服发电机的电磁转矩为最大转矩，异步伺服电动机驱动被试液压泵，被试液压泵输出压力油驱动被试液压马达，调节异步伺服发电机的转速至试验转速，系统压力由比例溢流阀控制，多余流量经比例溢流阀旁路溢流，通过控制比例溢流阀可完成满载、超载以及冲击试验；

(2)恒转矩试验方法：当被试液压泵的试验流量小于或等于被试液压马达的试验流量的工况时，异步伺服电动机驱动被试液压泵，被试液压泵输出压力油驱动被试液压马达，控制异步伺服发电机电磁转矩逐渐增加，直至系统压力达到试验压力，被试液压泵输出流量全部供给被试液压马达；系统压力由异步伺服发电机电磁转矩控制，通过控制异步伺服发电机可完成满载和超载试验。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、通过矢量控制异步伺服发电机实现对被试液压马达的加载及能量回馈；采用共直流母线技术实现回馈电能就地使用的功能，避免对电网产生谐波影响；

2、在满足直流母线额定功率的前提下，可增加多套试验装置，可实现多泵多马达同时测试的效果；

3、试验过程可以独立控制转速与转矩，实现加速寿命试验的功能；

4、回路设置旁路溢流阀实现被试液压泵和液压马达的流量匹配，以及用于被试件的交变冲击测试；

5、主回路设置两个流量传感器避免旁路溢流对测试准确度的影响。

附图说明

图1为本发明装置的原理图。

图2为本发明装置的系统模块图。

附图标号：1-整流单元；2-直流母线排；3.1-逆变单元Ⅰ；3.2-逆变单元Ⅱ；4-异步伺服电动机；5-被试液压泵；6.1-压力传感器Ⅰ；6.2-压力传感器Ⅱ；6.3-压力传感器III；7.1-流量传感器Ⅰ；7.2-流量传感器Ⅱ；7.3-流量传感器III；7.4-流量传感器Ⅳ；8-单向阀；9-安全阀；10-比例溢流阀；11.1-开关阀Ⅰ；11.2-开关阀Ⅱ；11.3-开关阀III；11.4-开关阀Ⅳ；12.1-温度传感器Ⅰ；12.2-温度传感器Ⅱ；13-背压阀；14-被试液压马达；15-异步伺服发电机；16-油箱。

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，本发明所述装置包括整流单元1、直流母线排2、逆变单元Ⅰ3.1、逆变单元Ⅱ3.2、异步伺服电动机4、被试液压泵5、压力传感器Ⅰ6.1、压力传感器Ⅱ6.2、压力传感器III6.3、流量传感器Ⅰ7.1、流量传感器Ⅱ7.2、流量传感器III7.3、流量传感器Ⅳ7.4、单向阀8、安全阀9、比例溢流阀10、开关阀Ⅰ11.1、开关阀Ⅱ11.2、开关阀III11.3、开关阀Ⅳ11.4、温度传感器Ⅰ12.1、温度传感器Ⅱ12.2、背压阀13、被试液压马达14、异步伺服发电机15、油箱16；

其中，整流单元和直流母线排组成共直流母线系统；

逆变单元Ⅰ和异步伺服电动机组成驱动系统；

被试液压泵、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、压力传感器III、流量传感器Ⅰ、流量传感器Ⅱ、流量传感器III、流量传感器Ⅳ、单向阀、安全阀、比例溢流阀、开关阀Ⅰ、开关阀Ⅱ、开关阀III、开关阀Ⅳ、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、背压阀、被试液压马达组成液压测试系统；

逆变单元Ⅱ和异步伺服发电机组成加载回馈系统。

驱动系统和液压测试系统连接，液压测试系统和加载回馈系统连接，驱动系统、加载回馈系统分别和共直流母线系统连接。

具体的，整流单元与直流母线排连接，直流母线排与逆变单元Ⅰ一端连接，逆变单元Ⅰ另一端与异步伺服电动机连接；异步伺服电动机与被试液压泵同轴连接，被试液压泵的出油口与单向阀的进油口连接，被试液压泵的进油口与油箱连接；单向阀的出油口分别与安全阀的进油口、比例溢流阀的进油口相通连接，安全阀的出油口、比例溢流阀的出油口分别与油箱连通；开关阀Ⅰ、开关阀Ⅱ、开关阀III、开关阀Ⅳ闭环连接组成桥式换向阀组，桥式换向阀组的四个工作油口分别与单向阀出油口、被试液压马达的进油口和出油口、背压阀进油口连接，背压阀的出油口与油箱接通；被试液压马达和异步伺服发电机同轴连接，异步伺服发电机与逆变单元Ⅱ一端连接，逆变单元Ⅱ另一端与直流母线排连接。

所述被试液压泵的出油口设有压力传感器Ⅰ和流量传感器Ⅰ；所述被试液压泵的泄漏油口设有流量传感器III。

所述桥式换向阀组的进油口设有流量传感器Ⅱ。

所述被试液压马达的进油口设有压力传感器Ⅱ和温度传感器Ⅰ，被试液压马达的出油口设有压力传感器III和温度传感器Ⅱ；被试液压马达的泄漏油口与油箱连通并设有流量传感器Ⅳ。

本发明所述方法采用三相交流电经过整流单元为系统供电，逆变单元Ⅰ从直流母线排上获取电能为异步伺服电动机供电，异步伺服电动机驱动被试液压泵，被试液压泵输出压力油带动被试液压马达转动，通过控制异步伺服发电机的电磁转矩实现被试液压马达的加载，异步伺服发电机回收的电能通过逆变单元Ⅱ回馈至直流母线排上，此时电网电能仅起补偿作用；

所述试验方法包括以下两种工况：

(1)恒转速试验方法：当被试液压泵的试验流量大于被试液压马达的试验流量的工况时，控制异步伺服发电机的电磁转矩为最大转矩，异步伺服电动机驱动被试液压泵，被试液压泵输出压力油驱动被试液压马达，调节异步伺服发电机的转速至试验转速，系统压力由比例溢流阀控制，多余流量经比例溢流阀旁路溢流，通过控制比例溢流阀可完成满载、超载以及冲击试验；

(2)恒转矩试验方法：当被试液压泵的试验流量小于或等于被试液压马达的试验流量的工况时，异步伺服电动机驱动被试液压泵，被试液压泵输出压力油驱动被试液压马达，控制异步伺服发电机电磁转矩逐渐增加，直至系统压力达到试验压力，被试液压泵输出流量全部供给被试液压马达；系统压力由异步伺服发电机电磁转矩控制，通过控制异步伺服发电机可完成满载和超载试验。

图2中给出了多泵多马达试验系统模块图，图中列出两套并行试验装置，可同时测试两台液压泵和液压马达。在额定功率的范围内，可增加多套试验装置，实现多泵多马达的耐久性测试。

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 (5)

1.一种基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验装置，其特征在于：所述装置包括整流单元、直流母线排、逆变单元Ⅰ、逆变单元Ⅱ、异步伺服电动机、被试液压泵、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、压力传感器III、流量传感器Ⅰ、流量传感器Ⅱ、流量传感器III、流量传感器Ⅳ、单向阀、安全阀、比例溢流阀、开关阀Ⅰ、开关阀Ⅱ、开关阀III、开关阀Ⅳ、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、背压阀、被试液压马达、异步伺服发电机、油箱；

所述整流单元与直流母线排连接，直流母线排与逆变单元Ⅰ一端连接，逆变单元Ⅰ另一端与异步伺服电动机连接；异步伺服电动机与被试液压泵同轴连接，被试液压泵的出油口与单向阀的进油口连接，被试液压泵的进油口与油箱连接；单向阀的出油口分别与安全阀的进油口、比例溢流阀的进油口相通连接，安全阀的出油口、比例溢流阀的出油口分别与油箱连通；所述开关阀Ⅰ、开关阀Ⅱ、开关阀III、开关阀Ⅳ闭环连接组成桥式换向阀组，所述桥式换向阀组的四个工作油口分别与单向阀出油口、被试液压马达的进油口和出油口、背压阀进油口连接，背压阀的出油口与油箱接通；所述被试液压马达和异步伺服发电机同轴连接，异步伺服发电机与逆变单元Ⅱ一端连接，逆变单元Ⅱ另一端与直流母线排连接。

2.根据权利要求1所述的基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验装置，其特征在于：所述被试液压泵的出油口设有压力传感器Ⅰ和流量传感器Ⅰ；所述被试液压泵的泄漏油口设有流量传感器III。

3.根据权利要求1所述的基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验装置，其特征在于：所述桥式换向阀组的进油口设有流量传感器Ⅱ。

4.根据权利要求1所述的基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验装置，其特征在于：所述被试液压马达的进油口设有压力传感器Ⅱ和温度传感器Ⅰ，被试液压马达的出油口设有压力传感器III和温度传感器Ⅱ；被试液压马达的泄漏油口与油箱连通并设有流量传感器Ⅳ。

5.一种根据权利要求1的基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验方法，其特征在于：所述方法采用三相交流电经过整流单元为系统供电，逆变单元Ⅰ从直流母线排上获取电能为异步伺服电动机供电，异步伺服电动机驱动被试液压泵，被试液压泵输出压力油带动被试液压马达转动，通过控制异步伺服发电机的电磁转矩实现被试液压马达的加载，异步伺服发电机回收的电能通过逆变单元Ⅱ回馈至直流母线排上，此时电网电能仅起补偿作用；

所述试验方法包括以下两种工况：

(1)恒转速试验方法：当被试液压泵的试验流量大于被试液压马达的试验流量的工况时，控制异步伺服发电机的电磁转矩为最大转矩，异步伺服电动机驱动被试液压泵，被试液压泵输出压力油驱动被试液压马达，调节异步伺服发电机的转速至试验转速，系统压力由比例溢流阀控制，多余流量经比例溢流阀旁路溢流，通过控制比例溢流阀可完成满载、超载以及冲击试验；

(2)恒转矩试验方法：当被试液压泵的试验流量小于或等于被试液压马达的试验流量的工况时，异步伺服电动机驱动被试液压泵，被试液压泵输出压力油驱动被试液压马达，控制异步伺服发电机电磁转矩逐渐增加，直至系统压力达到试验压力，被试液压泵输出流量全部供给被试液压马达；系统压力由异步伺服发电机电磁转矩控制，通过控制异步伺服发电机可完成满载和超载试验。