CN206090683U - 一种变频调速控制装置及液压系统及双动力液压抓料机 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种变频调速控制装置，包括：压力检测模块、减法运算模块、PID控制模块、变频控制模块、第一液压泵及电机；当电机处于工作状态时，通过所述压力检测模块对所述第一液压泵的输出端的压力进行检测，并输出所述压力的实际压力值；所述减法运算模块计算所述实际压力值与预设的目标压力值之间的压差调节值；随后所述PID控制模块对所述压差调节值进行PID运算，得出目标转速控制量；最后所述变频控制模块根据所述目标转速控制量向所述电机输出频率与所述目标压力值相匹配的电能，使所述第一液压泵的输出流量符合控制目的。即电机不再是一直满负荷运行，而是与液压系统所需要的输出流量相匹配，从而提高了电机的工作效率，且能源利用率高。

Description

一种变频调速控制装置及液压系统及双动力液压抓料机

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，更具体地说，涉及一种变频调速控制装置及液压系统及双动力液压抓料机。

背景技术

随着时代的快速发展，在钢铁厂、冶炼厂、港口、码头和各类物流转运站都已经离不开液压抓料机，而液压抓料机通过配备不同的抓具，例如梅花抓斗、贝克抓斗、原木抓具、钢坯抓具、液压剪或液压钳等，来满足不同工况的装卸要求。

在液压抓料机工作时，上述各种各样的抓具都是通过液压部件进行驱动的，在液压抓料机中配置有液压系统，该液压系统为液压部件提供驱动力。

而双动力液压抓料机，因为配备有两套独立的动力驱动：发动机和电机。针对电机来说，因其噪音小，无污染且综合费用低等特点，越来越受到人们的青睐。

但是，目前电机在工作时，是以液压系统的工作循环中负载所需的最大功率进行工作的，不随着负载的变化而改变，即定速运行，而液压系统在实际运行时大部分时间都是欠负载运行，即负载的功率在大部分时间内是小于最大功率的。

因此，目前电机的工作效率低，能源利用率低。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种变频调速控制装置及液压系统及双动力液压抓料机，用于双动力液压抓料机在电机工作的状态下，可以解决电机工作效率低，能源利用率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种变频调速控制装置，应用于双动力液压抓料机，所述变频调速控制装置包括：

压力检测模块、减法运算模块、PID控制模块、变频控制模块、第一液压泵及电机；

其中，所述压力检测模块的信号输出端与所述减法运算模块的信号输入端相连接；所述减法运算模块的信号输出端与所述PID控制模块的信号输入端相连接；所述PID控制模块的信号输出端与所述变频控制模块的控制信号输入端相连接；所述变频控制模块的电能输出端与所述电机的电能输入端相连接；所述电机的电能输出端与所述第一液压泵的输入端相连接；所述第一液压泵的输出端与所述压力检测模块的信号输入端相连接；

当所述电机处于工作状态时，所述压力检测模块用于检测所述第一液压泵的输出端的压力，并输出所述压力的实际压力值；

所述减法运算模块用于计算所述实际压力值与预设的目标压力值之间的压差调节值；

所述PID控制模块用于根据所述压差调节值得出目标转速控制量；

所述变频控制模块用于根据所述目标转速控制量向所述电机输出频率与所述目标压力值相匹配的电能。

优选的，在上述变频调速控制装置中，还包括：

第一数值传输模块；

所述第一数值传输模块的信号输入端与所述压力检测模块的信号输出端相连接；所述第一数值传输模块的信号输出端与所述减法运算模块的信号输入端相连接。

优选的，在上述变频调速控制装置中，所述第一数值传输模块包括：

第一模数转换器、第一信号传输单元及第一数模转换器；

所述第一模数转换器的信号输出端与所述第一信号传输单元的信号输入端相连接；所述第一信号传输单元的信号输出端与所述第一数模转换器的信号输入端相连接；

所述第一模数转换器的信号输入端与所述压力检测模块的信号输出端相连接；所述第一数模转换器的信号输出端与所述减法运算模块的信号输入端相连接。

优选的，在上述变频调速控制装置中，所述第一信号传输单元为太网通信单元或串口通信单元或无线通信单元。

优选的，在上述变频调速控制装置中，还包括：

第二数值传输模块；

所述第二数值传输模块的信号输入端与所述减法运算模块的信号输出端相连接；所述第二数值传输模块的信号输出端与所述PID控制模块的信号输入端相连接。

优选的，在上述变频调速控制装置中，所述第二数值传输模块还包括：

第二模数转换器、第二信号传输单元及第二数模转换器；

所述第二模数转换器的信号输出端与所述第二信号传输单元的信号输入端相连接；所述第二信号传输单元的信号输出端与所述第二数模转换器的信号输入端相连接；

所述第二模数转换器的信号输入端与所述减法运算模块的信号输出端相连接；所述第二数模转换器的信号输出端与所述PID控制模块的信号输入端相连接。

优选的，在上述变频调速控制装置中，所述第二信号传输单元为太网通信单元或串口通信单元或无线通信单元。

优选的，在上述变频调速控制装置中，所述PID控制模块包括：比例控制器。

本实用新型还提供了一种液压系统，应用于双动力液压抓料机，所述液压系统包括：如上述所述的变频调速控制装置。

本实用新型还提供了一种双动力液压抓料机，包括：如上述所述的液压系统。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的一种变频调速控制装置，应用于双动力液压抓料机，所述变频调速控制装置包括：压力检测模块、减法运算模块、PID控制模块、变频控制模块、第一液压泵及电机；其中，所述压力检测模块的信号输出端与所述减法运算模块的信号输入端相连接；所述减法运算模块的信号输出端与所述PID控制模块的信号输入端相连接；所述PID控制模块的信号输出端与所述变频控制模块的控制信号输入端相连接；所述变频控制模块的电能输出端与所述电机的电能输入端相连接；所述电机的电能输出端与所述第一液压泵的输入端相连接；所述第一液压泵的输出端与所述压力检测模块的信号输入端相连接；

当所述电机在工作状态时，所述压力检测模块用于检测所述第一液压泵的输出端的压力，并输出所述压力的实际压力值；所述减法运算模块用于计算所述实际压力值与预设的目标压力值之间的压差调节值；所述PID控制模块用于根据所述压差调节值得出目标转速控制量；所述变频控制模块用于根据所述目标转速控制量向所述电机输出频率与所述目标压力值相匹配的电能。

结合背景技术可知，目前电机在工作时，是以液压系统的工作循环中负载所需的最大功率进行工作的，不随着负载的变化而改变，即定速运行，而液压系统在实际运行时大部分时间都是欠负载运行，即负载的功率在大部分时间内是小于最大功率的，工作效率低，能源利用率低。

而本申请所提供的一种变频调速控制装置，当电机处于工作状态时，是通过所述压力检测模块对所述第一液压泵的输出端的压力进行检测，并输出所述压力的实际压力值；进而所述减法运算模块计算所述实际压力值与预设的目标压力值之间的压差调节值；随后所述PID控制模块对所述压差调节值进行PID运算，得出目标转速控制量；最后所述变频控制模块根据所述目标转速控制量向所述电机输出频率与所述目标压力值相匹配的电能，从而使所述第一液压泵的输出流量符合控制目的。

即电机不再是一直满负荷运行，而是与液压系统所需要的输出流量相匹配，从而提高了电机的工作效率，且能源利用率高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种变频调速控制装置的结构框架图；

图2为本申请实施例提供的另一种变频调速控制装置的结构框架图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据背景技术可知，目前电机在工作时，是以液压系统的工作循环中负载所需的最大功率进行工作的，不随着负载的变化而改变，即定速运行，而液压系统在实际运行时大部分时间都是欠负载运行，即负载的功率在大部分时间内是小于最大功率的，工作效率低，能源利用率低。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种变频调速控制装置，所述变频调速控制装置包括：

压力检测模块、减法运算模块、PID控制模块、变频控制模块、第一液压泵及电机；

其中，所述压力检测模块的信号输出端与所述减法运算模块的信号输入端相连接；所述减法运算模块的信号输出端与所述PID控制模块的信号输入端相连接；所述PID控制模块的信号输出端与所述变频控制模块的控制信号输入端相连接；所述变频控制模块的电能输出端与所述电机的电能输入端相连接；所述电机的电能输出端与所述第一液压泵的输入端相连接；所述第一液压泵的输出端与所述压力检测模块的信号输入端相连接；

当所述电机处于工作状态时，所述压力检测模块用于检测所述第一液压泵的输出端的压力，并输出所述压力的实际压力值；

所述减法运算模块用于计算所述实际压力值与预设的目标压力值之间的压差调节值；

所述PID控制模块用于根据所述压差调节值得出目标转速控制量；

所述变频控制模块用于根据所述目标转速控制量向所述电机输出频率与所述目标压力值相匹配的电能。

通过上述描述可知，本申请所提供的一种变频调速控制装置，当电机处于工作状态时，是通过所述压力检测模块对所述第一液压泵的输出端的压力进行检测，并输出所述压力的实际压力值；进而所述减法运算模块计算所述实际压力值与预设的目标压力值之间的压差调节值；随后所述PID控制模块对所述压差调节值进行PID运算，得出目标转速控制量；最后所述变频控制模块根据所述目标转速控制量向所述电机输出频率与所述目标压力值相匹配的电能，从而使所述第一液压泵的输出流量符合控制目的。

即电机不再是一直满负荷运行，而是与液压系统所需要的输出流量相匹配，从而提高了电机的工作效率，且能源利用率高。

为了更加详细的说明本申请实施例，下面结合附图对本申请实施例进行具体描述。

本申请实施例提供了一种变频调速控制装置，用于双动力液压抓料机，参考图1，所述变频调速控制装置包括：

压力检测模块01、减法运算模块02、PID控制模块03、变频控制模块04、第一液压泵06及电机05；

其中，所述压力检测模块01的信号输出端与所述减法运算模块02的信号输入端相连接；所述减法运算模块02的信号输出端与所述PID控制模块03的信号输入端相连接；所述PID控制模块03的信号输出端与所述变频控制模块04的控制信号输入端相连接；所述变频控制模块04的电能输出端与所述电机05的电能输入端相连接；所述电机05的电能输出端与所述第一液压泵06的输入端相连接；所述第一液压泵06的输出端与所述压力检测模块01的信号输入端相连接；

当所述电机05处于工作状态时，所述压力检测模块01用于检测所述第一液压泵06的输出端的压力，并输出所述压力的实际压力值。

所述压力检测模块01包括但不限制于压力检测器。

由于所述压力检测模块01设置在所述第一液压泵06的输出端，所述第一液压泵06的输出端是用于输出高压油流的出口，所述第一液压泵06的输出端的高压油流的实际压力值可以反映出所述第一液压泵06的输出流量。

所述减法运算模块02用于计算所述实际压力值与预设的目标压力值之间的压差调节值；所述减法运算模块02包括但不限制于减法器。

其中，所述减法运算模块02会预设有目标压力值，由于所述减法运算模块02的信号输入端与所述压力检测模块01的信号输出端相连接，当所述减法运算模块02接收到所述压力检测模块01输出的实际压力值后，求出所述实际压力值与所述目标压力值之间的差值，即所述压差调节值，并将所述压差调节值输出至所述PID控制模块03。

所述PID控制模块03用于根据所述压差调节值得出目标转速控制量；

也就是说，当所述PID控制模块03接收到所述压差调节值后，进行比例积分微分运算，得出所述目标转速控制量，并将所述目标转速控制量输出至所述变频控制模块04。

需要说明的是，在本申请中，所述PID控制模块03在有些情况下只需要进行比例运算，因此可以只包括比例控制器即可实现本实用新型的目的，但并不做限定，也可以为PID控制器等。

所述变频控制模块04用于根据所述目标转速控制量向所述电机05输出频率与所述目标压力值相匹配的电能。

所述变频控制模块04可以通过变频器实现，但并不只限制于变频器，所述变频控制模块04包括：电能输入端，电能输出端和控制信号输入端，从上述描述可知，所述变频控制模块04的控制信号输入端与所述PID控制模块03的信号输出端相连接，所述变频控制模块04的电能输出端与所述电机05的电能输入端相连接，在此需要说明的是，所述变频控制模块04的电能输入端与市电12相连接。

当所述电机05在工作时，如图1所示，也就说当第一电动闸阀07打开，第二电动闸阀08关闭的情况下，当所述变频控制模块04接收到所述目标转速控制量后，随接收到的电能进行整流，并逆变为交流电，所述交流电的频率与预设的目标压力值相匹配，进而使所述第一液压泵06的输出流量符合控制目的。

参考图1，所述第二电动闸阀08用于控制双动力液压抓料机中的发动机10。所述发动机10与第二液压泵相09连接；所述第一液压泵06通过所述第一电动闸阀07与液压部件11进行连接，所述第二液压泵09通过所述第二电动闸阀08与所述液压部件11进行连接。

针对上述描述进行说明，在液压系统中，所述第一液压泵06的流量方程为q＝nVη，其中n为用于驱动所述第一液压泵06转动的所述电机05的转速，V为所述第一液压泵06的排量，所述排量为所述第一液压泵06的泵轴转动一圈所排出的液压油的体积，η为理论流量与实际流量之间的一个差别。

其中所述电机05的转速n＝60f(1-S)/P。其中f为电源频率，S为所述电机05的转差率，如果选用异步电机则所述转差率为2％～4％，如果选用同步电机则该转差率为0，P为所述电机05的极对数。

由上可知，可以通过调节所述电机05的转速n可以对所述第一液压泵06的流量q进行控制。

从上述实施例可知，本申请实施例提供的一种变频调速控制装置，当所述电机05处于工作状态时，是通过所述压力检测模块01对所述第一液压泵06的输出端的压力进行检测，并输出所述压力的实际压力值；进而所述减法运算模块02计算所述实际压力值与预设的目标压力值之间的压差调节值；随后所述PID控制模块03对所述压差调节值进行PID运算，得出目标转速控制量；最后所述变频控制模块04根据所述目标转速控制量向所述电机05输出频率与所述目标压力值相匹配的电能，从而使所述第一液压泵06的输出流量符合控制目的。

即所述电机05不再是一直满负荷运行，而是与液压系统所需要的输出流量相匹配，从而提高了所述电机05的工作效率，且能源利用率高。

并且，通过控制所述变频控制模块04的启动，可以控制所述电机05的驱动电流从0缓慢上升，这样不仅能够保护所述电机05，还可以避免因启动电流过大对电网造成的冲击。

在本申请实施例中，还提供了一种变频调速控制装置，参考图2。

由于在实际安装过程中，可以发现，上述所述的各个模块之间相距可能会很远，在直接连接的情况下可能因为信号衰减的原因造成信号无法有效传输，为了解决该问题，所述变频调速控制装置还包括：

第一数值传输模块20；

所述第一数值传输模块20的信号输入端与所述压力检测模块01的信号输出端相连接；所述第一数值传输模块20的信号输出端与所述减法运算模块02的信号输入端相连接。

其中，所述第一数值传输模块20包括：

第一模数转换器21、第一信号传输单元22及第一数模转换器23；

所述第一模数转换器21的信号输出端与所述第一信号传输单元22的信号输入端相连接；所述第一信号传输单元22的信号输出端与所述第一数模转换器23的信号输入端相连接；

所述第一模数转换器21的信号输入端与所述压力检测模块01的信号输出端相连接；所述第一数模转换器23的信号输出端与所述减法运算模块02的信号输入端相连接。

其中，所述第一模数转换器21用于将所述实际压力值进行模数转换，得到数字化的实际压力值；所述第一信号传输单元22用于将所述数字化的实际压力值发送至所述第一数模转换器23；所述第一数模23转换器用于将所述数字化的实际压力值再次模拟化并发送至所述减法运算模块02。

在本申请实施例中，所述变频调速控制装置还包括：

第二数值传输模块24；

所述第二数值传输模块24的信号输入端与所述减法运算模块02的信号输出端相连接；所述第二数值传输模块24的信号输出端与所述PID控制模块03的信号输入端相连接。

其中，所述第二数值传输模块24还包括：

第二模数转换器25、第二信号传输单元26及第二数模转换器27；

所述第二模数转换器25的信号输出端与所述第二信号传输单元26的信号输入端相连接；所述第二信号传输单元26的信号输出端与所述第二数模转换器27的信号输入端相连接；

所述第二模数转换器25的信号输入端与所述减法运算模块02的信号输出端相连接；所述第二数模转换器27的信号输出端与所述PID控制模块03的信号输入端相连接。

其中，所述第二模数转换器25用于将所述压差调节值进行模数转换，得到数字化的压差调节值；所述第二信号传输单元26用于将所述数字化的压差调节值发送至所述第二数模转换器27；所述第二数模转换器27用于将所述数字化的压差调节值再次模拟化并发送给所述PID控制模块03。

需要说明的是，所述第一信号传输单元22与所述第二信号传输单元26为太网通信单元或串口通信单元或无线通信单元等。

所述第一数值传输模块20与所述第二数值传输模块24为包括但不限制于传输门电路。

由上可知，通过增加所述第一数值传输模块20与所述第二数值传输模块24，都是以数字传输的方式进行传输，相比较与模拟信号的传输方式，能够提供更强大的抗干扰能力，并且还能够在较远的距离上进行传输。

在本申请实施例中还提供了一种液压系统，所述液压系统应用于双动力液压抓料机，所述液压系统包括上述所述的变频调速控制装置。

在本申请实施例中还提供了一种双动力液压抓料机，所述双动力液压抓料机包括上述所述的液压系统，所述液压系统包括上述所述的变频调速控制装置。

通过上述描述，并结合背景技术可知，目前电机在工作时，是以液压系统的工作循环中负载所需的最大功率进行工作的，不随着负载的变化而改变，即定速运行，而液压系统在实际运行时大部分时间都是欠负载运行，即负载的功率在大部分时间内是小于最大功率的，工作效率低，能源利用率低。

而本申请所提供的一种变频调速控制装置，当电机处于工作状态时，是通过所述压力检测模块对所述第一液压泵的输出端的压力进行检测，并输出所述压力的实际压力值；进而所述减法运算模块计算所述实际压力值与预设的目标压力值之间的压差调节值；随后所述PID控制模块对所述压差调节值进行PID运算，得出目标转速控制量；最后所述变频控制模块根据所述目标转速控制量向所述电机输出频率与所述目标压力值相匹配的电能，从而使所述第一液压泵的输出流量符合控制目的。

即电机不再是一直满负荷运行，而是与液压系统所需要的输出流量相匹配，从而提高了电机的工作效率，且能源利用率高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种变频调速控制装置，应用于双动力液压抓料机，其特征在于，包括：

压力检测模块、减法运算模块、PID控制模块、变频控制模块、第一液压泵及电机；

其中，所述压力检测模块的信号输出端与所述减法运算模块的信号输入端相连接；所述减法运算模块的信号输出端与所述PID控制模块的信号输入端相连接；所述PID控制模块的信号输出端与所述变频控制模块的控制信号输入端相连接；所述变频控制模块的电能输出端与所述电机的电能输入端相连接；所述电机的电能输出端与所述第一液压泵的输入端相连接；所述第一液压泵的输出端与所述压力检测模块的信号输入端相连接；

当所述电机处于工作状态时，所述压力检测模块用于检测所述第一液压泵的输出端的压力，并输出所述压力的实际压力值；

所述减法运算模块用于计算所述实际压力值与预设的目标压力值之间的压差调节值；

所述PID控制模块用于根据所述压差调节值得出目标转速控制量；

所述变频控制模块用于根据所述目标转速控制量向所述电机输出频率与所述目标压力值相匹配的电能。

2.根据权利要求1所述的变频调速控制装置，其特征在于，还包括：

第一数值传输模块；

所述第一数值传输模块的信号输入端与所述压力检测模块的信号输出端相连接；所述第一数值传输模块的信号输出端与所述减法运算模块的信号输入端相连接。

3.根据权利要求2所述的变频调速控制装置，其特征在于，所述第一数值传输模块包括：

第一模数转换器、第一信号传输单元及第一数模转换器；

所述第一模数转换器的信号输出端与所述第一信号传输单元的信号输入端相连接；所述第一信号传输单元的信号输出端与所述第一数模转换器的信号输入端相连接；

所述第一模数转换器的信号输入端与所述压力检测模块的信号输出端相连接；所述第一数模转换器的信号输出端与所述减法运算模块的信号输入端相连接。

4.根据权利要求3所述的变频调速控制装置，其特征在于，所述第一信号传输单元为太网通信单元或串口通信单元或无线通信单元。

5.根据权利要求1所述的变频调速控制装置，其特征在于，还包括：

第二数值传输模块；

所述第二数值传输模块的信号输入端与所述减法运算模块的信号输出端相连接；所述第二数值传输模块的信号输出端与所述PID控制模块的信号输入端相连接。

6.根据权利要求5所述的变频调速控制装置，其特征在于，所述第二数值传输模块还包括：

第二模数转换器、第二信号传输单元及第二数模转换器；

所述第二模数转换器的信号输出端与所述第二信号传输单元的信号输入端相连接；所述第二信号传输单元的信号输出端与所述第二数模转换器的信号输入端相连接；

所述第二模数转换器的信号输入端与所述减法运算模块的信号输出端相连接；所述第二数模转换器的信号输出端与所述PID控制模块的信号输入端相连接。

7.根据权利要求6所述的变频调速控制装置，其特征在于，所述第二信号传输单元为太网通信单元或串口通信单元或无线通信单元。

8.根据权利要求1所述的变频调速控制装置，其特征在于，所述PID控制模块包括：比例控制器。

9.一种液压系统，应用于双动力液压抓料机，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一项所述的变频调速控制装置。

10.一种双动力液压抓料机，其特征在于，包括：如权利要求9所述的液压系统。