CN203434909U

CN203434909U - 液压发电机及其转速控制器

Info

Publication number: CN203434909U
Application number: CN201320410777.6U
Authority: CN
Inventors: 王元为
Original assignee: TIANJIN JIEQIANG POWER EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: Tianjin Jieqiang Power Equipment Co ltd
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2023-07-11

Abstract

本实用新型公开了一种液压发电机控制装置，特别是涉及一种液压发电机及其转速控制器；本实用新型的转速控制器，可以有效保证液压发电机瞬态指标；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相连、另一端与调速阀组相连，负载检测回路的一端与发电机负载端相连、另一端与调速阀组相连，负载检测回路检测发电机负载端的电流变化，并发送第一控制命令至调速阀组；此外，本实用新型还公开了一种液压发电机。

Description

液压发电机及其转速控制器

技术领域

本实用新型涉及液压发电机控制装置技术领域，特别是涉及一种液压发电机及其转速控制器。

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，而液压发电机是利用液压传动来发电的发电机，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，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的发电指标，液压发电机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)控制回路控制调速阀组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的瞬态指标。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可以有效保证液压发电机瞬态指标的液压发电机及其转速控制器。

本实用新型实施例一方面提供一种转速控制器，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相连、另一端与调速阀组相连，所述负载检测回路的一端与发电机负载端相连、另一端与调速阀组相连，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调速阀组。

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调速阀组。

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调速阀组。

进一步的，所述转速控制器包括壳体、电路板和接线端子，所述PID控制回路和负载检测回路设置在所述电路板上，所述电路板设置在所述壳体内，所述接线端子包括第一接线端子和第二接线端子，所述第一接线端子包括负载连接端子和发电机输出端连接端子，所述第二接线端子包括电源端子、第一调速阀组连接端子、第二调速阀组连接端子和转速传感器连接端子，所述第一接线端子与所述电流互感器相连，所述电源端子与PID控制回路和负载检测回路相连，所述第一调速阀组连接端子、第二调速阀组连接端子和转速传感器连接端子分别与所述控制芯片、PID控制器和转速传感器相连。

本实用新型实施例另一方面还提供一种采用转速控制器的液压发电机，包括液压泵、调速阀组、液压马达、发电机和转速控制器，所述液压泵通过所述调速阀组与所述液压马达相连，所述液压马达与发电机相连，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的转轴端相连、另一端与调速阀组相连，所述负载检测回路的一端与发电机负载端相连、另一端与调速阀组相连，所述负载检测回路检测发电机负载端的电流变化，并发送第一控制命令至调速阀组。

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、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调速阀组。

与现有技术相比本实用新型的有益效果为：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，输出驱动调速阀组瞬间增加油液流量，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，输出驱动调速阀组瞬间减小油液流量，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是本实用新型转速控制器的电路示意图。

图2是本实用新型转速控制器的结构示意图。

图3是本实用新型液压发电机的结构示意图。

图4是本实用新型液压发电机瞬态突加频率测试曲线图。

图5是本实用新型液压发电机瞬态突减频率测试曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型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实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例一

如图1至图3所示，本实用新型的转速控制器，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2相连、另一端与调速阀组6相连，负载检测回路的一端与发电机2负载端相连、另一端与调速阀组6相连，负载检测回路检测发电机负载端的电流变化，并发送第一控制命令至调速阀组；负载检测回路包括电流互感器12和控制芯片21，电流互感器12检测发电机负载的电流变化、并将电流变化信号发送至控制芯片21，控制芯片分析处理电流变化信号、并发送第一控制命令至调速阀组；PID控制回路包括PID控制器22和转速传感器3，转速传感器3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22，PID控制器22发送第二控制命令至调速阀组6。

转速控制器包括壳体9、电路板11和接线端子，PID控制回路和负载检测回路设置在电路板11上，电路板设置在壳体9内，接线端子包括第一接线端子10和第二接线端子13，第一接线端子10包括负载连接端子23和发电机输出端连接端子24，第二接线端子13包括电源端子25、第一调速阀组连接端子26、第二调速阀组连接端子27和转速传感器连接端子28，第一接线端子10与电流互感器12相连，电源端子25与PID控制回路和负载检测回路相连，第一调速阀组连接端子26、第二调速阀组连接端子27和转速传感器连接端子28分别与控制芯片21、PID控制器22和转速传感器3相连。

转速传感器3通过检测安装在发电机2旋转轴上的测速齿轮4，转换成发电机转速信号传输给PID控制器22，转速控制器1通过第一接线端子10的U、V、W、N端子连接发电机，通过第一接线端子10的U1、V1、W1、N1端子连接发电机负载；通过第二接线端子13的1、2端子连接转速控制器电源、2、3、4、5、6、7、8端子连接调速阀组，9、10连接发电机的转速传感器。

另外，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。

本实用新型的液压发电机，包括液压泵7、调速阀组6、液压马达5、发电机2和转速控制器1，液压泵7通过调速阀组6与液压马达相连5，液压马达5与发电机2相连，转速控制器1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的转轴端相连、另一端与调速阀组相连，负载检测回路的一端与发电机负载端相连、另一端与调速阀组相连，负载检测回路检测发电机负载端的电流变化，并发送第一控制命令至调速阀组；负载检测回路包括电流互感器12和控制芯片21，电流互感器检测发电机负载的电流变化、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调速阀组；PID控制回路包括PID控制器22和转速传感器3，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调速阀组。

液压泵7是动力源，为整个液压发电机提供动力，液压马达5通过调速阀组6、液压油管8与液压泵7连接，发电机2与液压马达5通过联轴器刚性连接，两者的转速同步，调速阀组受转速控制器的驱动控制、并调节液压油的流速，完成对液压马达的转速调节和控制；液压马达和液压泵之间能量传递的介质是液压油。

实施例二

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。

当发电机突加和突减负载时，因液压系统的容性特性，发电机的瞬态反应较慢，尤其是液压管路较长时，仅依靠转速传感器检测到的发电机转速信号进行普通的PID调节，瞬态指标达不到GJB5402-2005标准中所规定的G2标准，效果不好；本实用新型的转速控制器增加了负载检测回路，就是通过检测发电机的电流来产生脉冲控制信号；在发电机加载时，发电机电流瞬间增加，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，输出驱动调速阀组瞬间增加油液流量，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，输出驱动调速阀组瞬间减小油液流量，减缓发电机因减载导致的转速上升趋势；因发电机负载电流瞬间的变化导致发电机的转速波动，因此发电机的负载电流变化是超前于发电机转速变化的，利用发电机电流变化的信号作为发电机输入信号，实现了控制系统的前馈功能，有效提高了发电机的瞬态指标，液压发电机整体指标达到且超过了GJB5402-2005标准中G2标准所规定的指标，加减载频率瞬态曲线如图4和图5所示，测试结果如下表所示：

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

Claims

1.一种转速控制器，其特征在于，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相连、另一端与调速阀组相连，所述负载检测回路的一端与发电机负载端相连、另一端与调速阀组相连，所述负载检测回路检测发电机负载端的电流变化，并发送第一控制命令至调速阀组。

2.如权利要求1所述的转速控制器，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、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调速阀组。

3.如权利要求2所述的转速控制器，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调速阀组。

4.如权利要求3所述的转速控制器，其特征在于，所述转速控制器包括壳体、电路板和接线端子，所述PID控制回路和负载检测回路设置在所述电路板上，所述电路板设置在所述壳体内，所述接线端子包括第一接线端子和第二接线端子，所述第一接线端子包括负载连接端子和发电机输出端连接端子，所述第二接线端子包括电源端子、第一调速阀组连接端子、第二调速阀组连接端子和转速传感器连接端子，所述第一接线端子与所述电流互感器相连，所述电源端子与PID控制回路和负载检测回路相连，所述第一调速阀组连接端子、第二调速阀组连接端子和转速传感器连接端子分别与所述控制芯片、PID控制器和转速传感器相连。

5.一种采用如权利要求1-4任一项所述的转速控制器的液压发电机，其特征在于，包括液压泵、调速阀组、液压马达、发电机和转速控制器，所述液压泵通过所述调速阀组与所述液压马达相连，所述液压马达与发电机相连，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的转轴端相连、另一端与调速阀组相连，所述负载检测回路的一端与发电机负载端相连、另一端与调速阀组相连，所述负载检测回路检测发电机负载端的电流变化，并发送第一控制命令至调速阀组。

6.如权利要求5所述的液压发电机，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、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调速阀组。

7.如权利要求5所述的液压发电机，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调速阀组。