專(zhuān)利名稱(chēng)：改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與電動(dòng)機(jī)啟?？刂朴嘘P(guān)，尤其是一種電動(dòng)機(jī)變頻技術(shù)中對(duì)電機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行改善的控制技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
電動(dòng)機(jī)是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)力源，為了節(jié)能減排，這一技術(shù)的發(fā)展方向是采用變頻技術(shù)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使電動(dòng)機(jī)輸出的功率與負(fù)載需求相一致，到目前雖然發(fā)展了多種控制電動(dòng)機(jī)供電頻率的方法，但是受轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)扭矩的限制，變頻控制異步電動(dòng)機(jī)的響應(yīng)速度一直很慢，制約其在許多場(chǎng)合的應(yīng)用。另一方面，受負(fù)載方向的影響，電動(dòng)機(jī)常常要工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，即要求電動(dòng)機(jī)具有四象限工作的能力，如果采用現(xiàn)有通過(guò)逆變器向電網(wǎng)回饋所發(fā)出電能的技術(shù)，一方面技術(shù)復(fù)雜、費(fèi)用高，另一方面也會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生不利影響，在實(shí)際使用中常常是采用設(shè)置制動(dòng)電阻的方式，將這些多余的能量轉(zhuǎn)化為熱量消耗掉。在電動(dòng)機(jī)的減速制動(dòng)過(guò)程中，為了縮短制動(dòng)時(shí)間，也常常需要設(shè)置制動(dòng)電阻，這些均會(huì)造成較大的能耗并引起電機(jī)發(fā)熱。為此，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提出一種用于電動(dòng)機(jī)和液壓控制系統(tǒng)相結(jié)合的電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路及控制方法，用于進(jìn)一步縮短電動(dòng)機(jī)在啟停過(guò)程中的時(shí)間，以節(jié)約能源，降低損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)措施是一種改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路及控制方法。本發(fā)明所述的一種用于改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路及控制方法，包括主電動(dòng)機(jī)，變頻器，轉(zhuǎn)速傳感器，第一聯(lián)軸器，減速器，液壓泵/馬達(dá)，第二聯(lián)軸器，工作機(jī)構(gòu)， 控制器及相應(yīng)于液壓泵/馬達(dá)的液壓控制回；變頻器的輸出信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線與主電動(dòng)機(jī)連接， 主電動(dòng)機(jī)通過(guò)第一聯(lián)軸器與減速器連接，減速器與工作機(jī)構(gòu)連接，主電動(dòng)機(jī)通過(guò)第二聯(lián)軸器與液壓泵/馬達(dá)連接，轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號(hào)η經(jīng)導(dǎo)線輸入到變頻器和控制器，指令信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線輸入控制器，壓力傳感器的輸出信號(hào)Λ經(jīng)過(guò)導(dǎo)線輸入到控制器，控制器的輸出端經(jīng)過(guò)導(dǎo)線分別與三位四通電控?fù)Q向閥的控制端、變頻器的輸入端及補(bǔ)油泵電機(jī)的控制端連接，液壓控制回路控制液壓泵/馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和輸出扭矩；
所述液壓控制回路是小流量滑閥組成的液壓控制系統(tǒng)I，或是大流量插裝閥組成的液壓控制系統(tǒng)II ；
所述小流量滑閥組成的液壓控制系統(tǒng)I，包括三位四通電控?fù)Q向閥，單向閥，補(bǔ)油泵， 油箱，第三聯(lián)軸器，補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)，壓力傳感器，蓄能器；補(bǔ)油泵旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第三聯(lián)軸器與補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接，補(bǔ)油泵出油口通過(guò)管路與單向閥進(jìn)油口連通，單向閥的出油口通過(guò)管路與三位四通電控?fù)Q向閥的壓力油口八蓄能器的進(jìn)油口及壓力傳感器的進(jìn)油口連通，三位四通電控?fù)Q向閥的回油口 Γ通過(guò)管路與油箱連通，三位四通電控?fù)Q向閥的第一出油口 I第二出油口 i 通過(guò)管路分別與液壓泵/馬達(dá)的第一油口 /V第二油口 P私連通，三位四通電控?fù)Q向閥在斷電狀態(tài)下，即在中位時(shí)其第一出油口丄第二出油口召、回油口 Γ同時(shí)與油箱連通；
所述三位四通電控?fù)Q向閥可以是直動(dòng)式的電磁換向閥，也可以是先導(dǎo)型的電液換向
閥；
所述大流量插裝閥組成的液壓控制系統(tǒng)II，包括單向閥，補(bǔ)油泵油箱，第三聯(lián)軸器，補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)，壓力傳感器，蓄能器組，第一插裝閥，第二插裝閥，第三插裝閥，第四插裝閥，第一兩位四通電磁換向閥，第二兩位四電通磁換向閥，第三兩位四通電磁換向閥，第四兩位四通電磁換向閥；補(bǔ)油泵旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第三聯(lián)軸器與補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)的輸出軸連接，補(bǔ)油泵的出油口通過(guò)管路與單向閥的進(jìn)油口連通，單向閥的出油口通過(guò)管路與第二插裝閥的第一油口為、第三插裝閥的第一油口 4、蓄能器組的進(jìn)油口及壓力傳感器的進(jìn)油口連通，第二插裝閥的第二油口 B2通過(guò)管路與第一插裝閥的第一油口 A及液壓泵/馬達(dá)的第一油口 Pk連通， 第三插裝閥的第二油口 Bz通過(guò)管路與第四插裝閥的第一油口 4及液壓泵/馬達(dá)的第二油口 A連通，第一插裝閥的第二油口 Bx及第四插裝閥的第二油口 Bi通過(guò)管路與油箱連通，第一插裝閥的控制油口 &、第二插裝閥的控制油口 &、第三插裝閥的控制油口 &、第四插裝閥的控制油口 A通過(guò)管路分別與第一兩位四通電磁換向閥的壓力油口 Λ、第二兩位四通電磁換向閥的壓力油口 Λ、第三兩位四通電磁換向閥的壓力油口 Λ、第四兩位四通電磁換向閥的壓力油口 Λ連通，第一兩位四通電磁換向閥的第一出油口 C1通過(guò)管路與液壓泵/馬達(dá)的第一油口Λ連通，第四兩位四通電磁換向閥的第一出油口 G通過(guò)管路與液壓泵/馬達(dá)的第二油口 A連通，第二兩位四通電磁換向閥的第一出油口 C2和第三兩位四通電磁換向閥的第一出油口 C3通過(guò)管路與單向閥的出油口連通，第一兩位四通電磁換向閥的第二出油口 Α、 第二兩位四通電磁換向閥的第二出油口込、第三兩位四通電磁換向閥的第二出油口久、第四兩位四通電磁換向閥的第二出油口込通過(guò)管路與油箱連通； 所述補(bǔ)油泵可以是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，或是手動(dòng)補(bǔ)油泵； 所述補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)是普通電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)和變頻電動(dòng)機(jī)中的一種； 所述蓄能器是一個(gè)蓄能器，或是兩個(gè)以上蓄能器構(gòu)成的蓄能器組； 所述主電動(dòng)機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和交直流伺服電動(dòng)機(jī)中的一種；
所述主電動(dòng)機(jī)是單輸出軸，或是雙輸出軸；
所述液壓泵/馬達(dá)是定量液壓泵/馬達(dá)，或是電子控制的變排量比例液壓泵/馬達(dá)； 所述電子控制的變排量比例液壓泵/馬達(dá)是變量機(jī)構(gòu)單方向擺動(dòng)的變量液壓泵/馬達(dá)，也可以是變量機(jī)構(gòu)雙方向擺動(dòng)的變量液壓泵/馬達(dá)；
所述液壓泵/馬達(dá)是一個(gè)液壓泵/馬達(dá)，或是兩個(gè)以上組成的液壓泵/馬達(dá)組；所述工作機(jī)構(gòu)是通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)，也可以不經(jīng)過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)。 本發(fā)明所述的一種用于改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路的控制方法，該方法是在主電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，通過(guò)控制器給出控制指令啟動(dòng)補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)，補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)補(bǔ)油泵給蓄能器充液，使蓄能器的充液壓力達(dá)到設(shè)計(jì)好的預(yù)定值；當(dāng)要啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)時(shí)，通過(guò)控制器給出控制主電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的信號(hào)到變頻器，變頻器控制主電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，同時(shí)控制器給出控制信號(hào)到三位四通電控?fù)Q向閥，控制三位四通電控?fù)Q向閥換向，使蓄能器與液壓泵/馬達(dá)的油口 Λ連通，液壓泵/馬達(dá)此時(shí)作為液壓馬達(dá)工作，驅(qū)動(dòng)的負(fù)載就是主電動(dòng)機(jī)，將蓄能器中的油液經(jīng)過(guò)油口 A排入油箱，蓄能器釋放能量，輔助主電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，這時(shí)主電動(dòng)機(jī)和液壓泵 /馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩方向一致，共同驅(qū)動(dòng)減速器，減速器驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)從靜止加速運(yùn)行。通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)檢測(cè)到主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到變頻器的設(shè)置值并穩(wěn)定后，通過(guò)控制器給出控制信號(hào)控制三位四通電控?fù)Q向閥回到中位，這種工況，液壓泵/馬達(dá)的第一油口Λ和第二油口 A連通，同時(shí)通過(guò)三位四通電控?fù)Q向閥的回油口 T與油箱連通，這樣就不對(duì)主電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。當(dāng)工作機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)，控制器給出使主電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的信號(hào)到變頻器，變頻器控制主電動(dòng)機(jī)減速，控制器同時(shí)給出控制信號(hào)到三位四通電控?fù)Q向閥，控制三位四通電控?fù)Q向閥換向，使蓄能器與]液壓泵/馬達(dá)的第二油口P名連通，液壓泵/馬達(dá)的第一油口Pk與油箱連通，液壓泵/馬達(dá)此時(shí)作為液壓泵工作，將油箱中的油液泵入到蓄能器，此時(shí)蓄能器是主電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，液壓泵/馬達(dá)的扭矩輔助主電動(dòng)機(jī)制動(dòng)。由于蓄能器存在能量損失，主電動(dòng)機(jī)制動(dòng)過(guò)程補(bǔ)充的能量總是少于電動(dòng)機(jī)加速過(guò)程消耗的能量，所以在主電動(dòng)機(jī)制動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)補(bǔ)油泵向蓄能器中補(bǔ)充油液，進(jìn)一步輔助主電動(dòng)機(jī)按照希望的制動(dòng)曲線制動(dòng)，同時(shí)為主電動(dòng)機(jī)的再一次啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。本發(fā)明所提供的一種用于電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路及其控制方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，改善了電動(dòng)機(jī)變頻控制啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程響應(yīng)慢的問(wèn)題，省掉了制動(dòng)電阻，直接回收利用電動(dòng)機(jī)減速制動(dòng)的動(dòng)能，使異步電動(dòng)機(jī)具有四象限工作的能力，回收外負(fù)載提供的勢(shì)能，改善大功率電動(dòng)機(jī)頻繁啟停對(duì)電網(wǎng)的干擾，也減小了電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，進(jìn)一步提高了電動(dòng)機(jī)的使用壽命，降低了電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)功率，對(duì)要求峰值功率大而工作過(guò)程功率小的系統(tǒng)，效果特別顯著，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止的時(shí)間，減小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)扭矩，使恒壓系統(tǒng)可以頻繁啟停，不需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的逆變單元向電網(wǎng)饋電，即能存儲(chǔ)并利用電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電工況所產(chǎn)生的電能，同時(shí)提高電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)加速性能，降低啟動(dòng)電流、縮短電機(jī)制動(dòng)時(shí)間。


圖1是本發(fā)明采用小排量泵/馬達(dá)改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路及其控制方法的原理示意圖2是本發(fā)明中主電動(dòng)機(jī)采用單伸出軸改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路及其控制方法的原理示意圖3是本發(fā)明采用大排量液壓泵/馬達(dá)改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路及其控制方法的原理示意圖。圖中1 主電動(dòng)機(jī)；2 變頻器；3 轉(zhuǎn)速傳感器；4 第一聯(lián)軸器；5 減速器；6 液壓泵/馬達(dá)；7 第二聯(lián)軸器；8 工作機(jī)構(gòu)；9 三位四通電控?fù)Q向閥；10 單向閥；11 補(bǔ)油泵； 12 油箱；13 第三聯(lián)軸器；14 補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)；15 壓力傳感器；16 蓄能器；17 第三兩位四通電磁換向閥；18 第四兩位四通電磁換向閥；19 第四插裝閥；20 第三插裝閥；21 第二插裝閥；22 第一插裝閥；23 ；第一兩位四通電磁換向閥；24 第二兩位四通電磁換向閥； 25 蓄能器組；26 手動(dòng)補(bǔ)油泵；27、控制器；28 兩位四通電磁換向閥控制端；29 液壓控制回路；30 鋼坯修磨機(jī)的修磨臺(tái)車(chē)；31 驅(qū)動(dòng)鋼絲繩；32 滾筒；η:主電動(dòng)機(jī)[1]的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速傳感器3的輸出信號(hào))；Λ 蓄能器[16]的壓力(壓力傳感器[15]的輸出信號(hào))Λ 液壓泵/馬達(dá)W]的第一油口 Λ 液壓泵/馬達(dá)W]的第二油口 ； J 三位四通電控?fù)Q向閥[9]的第一出油口 ；召三位四通電控?fù)Q向閥[9]的第二出油口 ；P 三位四通電控?fù)Q向閥[9]的壓力油口 ；Γ 三位四通電控?fù)Q向閥[9]的回油口 -J1 第一插裝閥[22]的第一油口 ·Λ 第二插裝閥[21]的第一油口武第三插裝閥[20]的第一油口 ；A 第四插裝閥[19]的第一油口諷第一插裝閥[22]的第二油口武第二插裝閥 [21]的第二油口武第三插裝閥[20]的第二油口武第四插裝閥[19]的第二油口此 第一插裝閥[22]的控制油口 -,K2 第二插裝閥[21]的控制油口 -’K )第三插裝閥[20]的控制油口 -A 第四插裝閥[19]的控制油口 ；Λ 第一兩位四通電磁換向閥[23]的壓力油口 ； Λ 第二兩位四通電磁換向閥[24]的壓力油口 ；Λ 第三兩位四通電磁換向閥[17]的壓力油口 ；Λ 第四兩位四通電磁換向閥[18]的壓力油口 ；C1 第一兩位四通電磁換向閥[23]的第一出油口而第二兩位四通電磁換向閥[24]的第一出油口而第三兩位四通電磁換向閥[17]的第一出油口而第四兩位四通電磁換向閥[18]的第一出油口 ；A 第一兩位四通電磁換向閥[23]的第二出油口 -JJ2 第二兩位四通電磁換向閥[24]的第二出油口隊(duì)第三兩位四通電磁換向閥[17]的第二出油口 φ,第四兩位四通電磁換向閥[18]的第二出油
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作出進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明具體實(shí)施方式
1
本發(fā)明所述的一種用于加速主電動(dòng)機(jī)1啟停性能控制回路，主電動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)鋼坯修磨機(jī)的修磨臺(tái)車(chē)30，同時(shí)連接一個(gè)液壓系統(tǒng)，而這個(gè)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載就是這個(gè)主電動(dòng)機(jī) 1。主電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)時(shí)蓄能器16釋放能量，輔助主電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)，以降低主電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)的電功率，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，主電動(dòng)機(jī)1停止時(shí)，蓄能器16吸收主電動(dòng)機(jī)1制動(dòng)能量以輔助主電動(dòng)機(jī)1停止，小流量補(bǔ)油泵11只是用來(lái)補(bǔ)充泄漏和蓄能器16的能量損失。參附圖1，系統(tǒng)的工作過(guò)程是，在主電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)前，通過(guò)控制器27給出控制指令啟動(dòng)補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)14，補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)補(bǔ)油泵11給蓄能器16充液，使蓄能器16的充液壓力達(dá)到設(shè)計(jì)好的預(yù)定值；當(dāng)要啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)1時(shí)，通過(guò)控制器27給出控制主電動(dòng)機(jī) 1啟動(dòng)的信號(hào)到變頻器2，變頻器2控制主電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)，同時(shí)控制器27給出控制信號(hào)到三位四通電控?fù)Q向閥9，控制三位四通電控?fù)Q向閥9換向，使蓄能器16與液壓泵/馬達(dá)6的油口 Λ連通，液壓泵/馬達(dá)6此時(shí)作為液壓馬達(dá)工作，驅(qū)動(dòng)的負(fù)載就是主電動(dòng)機(jī)1，將蓄能器 16中的油液經(jīng)過(guò)油口/^b排入油箱12，蓄能器16釋放能量，輔助主電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)，這時(shí)主電動(dòng)機(jī)1和液壓泵/馬達(dá)6的轉(zhuǎn)矩方向一致，共同驅(qū)動(dòng)減速器5，減速器5再通過(guò)滾筒32驅(qū)動(dòng)鋼絲繩31，帶動(dòng)鋼坯修磨機(jī)的修磨臺(tái)車(chē)30從靜止加速運(yùn)行。通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器3檢測(cè)主電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)速，當(dāng)檢測(cè)到主電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速達(dá)到變頻器2 的設(shè)置值并穩(wěn)定后，通過(guò)控制器27給出控制信號(hào)控制三位四通電控?fù)Q向閥9回到中位，這種工況，液壓泵/馬達(dá)6的油口 &和&連通，同時(shí)通過(guò)三位四通電控?fù)Q向閥9的油口 T與油箱12連通，這樣就不對(duì)主電動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行產(chǎn)生影響，鋼坯修磨機(jī)的修磨臺(tái)車(chē)30在主電動(dòng)機(jī)1的控制下按設(shè)定的速度平穩(wěn)運(yùn)行。
當(dāng)鋼坯修磨機(jī)的修磨臺(tái)車(chē)30運(yùn)行到預(yù)定的位置，控制器27給出使主電動(dòng)機(jī)1制動(dòng)的信號(hào)到變頻器2，變頻器2控制主電動(dòng)機(jī)1減速，但是由于鋼坯修磨機(jī)的修磨臺(tái)車(chē)30的慣性很大，雖然主電動(dòng)機(jī)1的電流在減小，但普通的異步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有足夠的制動(dòng)扭矩，主電動(dòng)機(jī)1就會(huì)在修磨臺(tái)車(chē)慣性的作用下處于發(fā)電狀態(tài)，如果沒(méi)有外部制動(dòng)力矩，鋼坯修磨機(jī)的修磨臺(tái)車(chē)30就要運(yùn)行很長(zhǎng)的距離才會(huì)停下來(lái)；為了能使鋼坯修磨機(jī)的修磨臺(tái)車(chē)30停在預(yù)定的位置，控制器27同時(shí)給出控制信號(hào)到三位四通電控?fù)Q向閥9，控制三位四通電控?fù)Q向閥9換向，使蓄能器16與液壓泵/馬達(dá)6的油口 P名連通，液壓泵/馬達(dá)6的油口 Pk與油箱12連通，液壓泵/馬達(dá)6此時(shí)作為液壓泵工作，將油箱中的油液泵入到蓄能器16，此時(shí)蓄能器16是主電動(dòng)機(jī)1的負(fù)載，液壓泵/馬達(dá)6的扭矩輔助主電動(dòng)機(jī)1制動(dòng)，使臺(tái)車(chē)停在預(yù)定的位置。由于蓄能器16存在能量損失，主電動(dòng)機(jī)1制動(dòng)過(guò)程補(bǔ)充的能量總是少于電機(jī)加速過(guò)程消耗的能量，所以當(dāng)主電動(dòng)機(jī)1制動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)補(bǔ)油泵11向蓄能器16中補(bǔ)充油液， 進(jìn)一步輔助主電動(dòng)機(jī)1按照希望的制動(dòng)曲線制動(dòng)，同時(shí)為主電動(dòng)機(jī)1的再一次啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。如附圖1，實(shí)施本發(fā)明所述的一種用于電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，包括電動(dòng)機(jī)1， 變頻器2，轉(zhuǎn)速傳感器3，第一聯(lián)軸器4，減速器5，液壓泵/馬達(dá)6，第二聯(lián)軸器7，工作機(jī)構(gòu) 8，及相應(yīng)于液壓泵/馬達(dá)6的液壓控制系統(tǒng)四，本實(shí)施例中工作機(jī)構(gòu)包括有鋼坯修磨機(jī)的修磨臺(tái)車(chē)30，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩31，滾筒32 ；變頻器2的輸出信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線與主電動(dòng)機(jī)1連接，主電動(dòng)機(jī)1通過(guò)第一聯(lián)軸器4與減速器5連接，減速器5與工作機(jī)構(gòu)8連接，主電動(dòng)機(jī)1通過(guò)第二聯(lián)軸器7與液壓泵/馬達(dá)6連接，轉(zhuǎn)速傳感器3測(cè)量主電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速傳感器3的輸出信號(hào)η經(jīng)導(dǎo)線輸入到變頻器2和控制器27，指令信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線輸入控制器27，壓力傳感器15的輸出信號(hào)Λ經(jīng)過(guò)導(dǎo)線輸入到控制器27，控制器27的輸出端經(jīng)過(guò)導(dǎo)線分別與三位四通電控?fù)Q向閥9的控制端、變頻器2的輸入端及補(bǔ)油泵電機(jī)14的控制端連接，液壓控制回路四控制液壓泵/馬達(dá)6的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和輸出扭矩。液壓泵/馬達(dá)6相應(yīng)的液壓控制回路四是小流量滑閥組成的液壓控制系統(tǒng)I，如附圖1所示，包括三位四通電控?fù)Q向閥9，單向閥10，補(bǔ)油泵11，油箱12，第三聯(lián)軸器13，補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)14，壓力傳感器15，蓄能器16 ；補(bǔ)油泵11旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第三聯(lián)軸器13與補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)14的輸出軸連接，補(bǔ)油泵11出油口通過(guò)管路與單向閥10進(jìn)油口連通，單向閥10的出油口通過(guò)管路與三位四通電控?fù)Q向閥9的壓力油口八蓄能器16的進(jìn)油口及壓力傳感器 15的進(jìn)油口連通，三位四通電控?fù)Q向閥9的回油口 Γ通過(guò)管路與油箱12連通，三位四通電控?fù)Q向閥9的第一出油口 I第二出油口 i 通過(guò)管路分別與液壓泵/馬達(dá)6的第一油口 /V 第二油口 A連通，三位四通電控?fù)Q向閥9在斷電狀態(tài)下，即在中位時(shí)其第一出油口 I第二出油口召、回油口 r同時(shí)與油箱12連通。具體實(shí)施中液壓控制系統(tǒng)主要元件參數(shù)如下
液壓泵/馬達(dá)6的排量是55ml/r，補(bǔ)油泵11的排量10ml/r，補(bǔ)油泵電機(jī)14功率5. 5 kw，三位四通電控?fù)Q向閥9通徑為6 mm，蓄能器16的容積40L，充氣壓力10 Mpa0具體實(shí)施方式
2
如附圖2所示，實(shí)施本發(fā)明所述的一種用于提高電動(dòng)機(jī)啟停性能的控制回路及控制方法的另一種形式，這種形式的控制回路與具體實(shí)施方式
1的控制回路區(qū)別在于主電動(dòng)機(jī)1只有一個(gè)伸出軸，主電動(dòng)機(jī)1通過(guò)第一聯(lián)軸器4與減速器5連接，減速器5與工作機(jī)構(gòu)8連接，同時(shí)減速器5通過(guò)第二聯(lián)軸器7與液壓泵/馬達(dá)6連接，另外，液壓泵/馬達(dá)6的液壓控制回路四中使用的補(bǔ)油泵為手動(dòng)補(bǔ)油泵26。
具體實(shí)施方式
3
如附圖3所示，實(shí)施本發(fā)明所述的一種用于提高電動(dòng)機(jī)啟停性能的控制回路的第三種形式，包括主電動(dòng)機(jī)1，變頻器2，轉(zhuǎn)速傳感器3，第一聯(lián)軸器4，減速器5，液壓泵/馬達(dá)6，第二聯(lián)軸器7，工作機(jī)構(gòu)8，控制器27及相應(yīng)于液壓泵/馬達(dá)6的液壓控制回四；變頻器2的輸出信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線與主電動(dòng)機(jī)1連接，主電動(dòng)機(jī)1通過(guò)第一聯(lián)軸器4與減速器5連接，減速器 5與工作機(jī)構(gòu)8連接，主電動(dòng)機(jī)1通過(guò)第二聯(lián)軸器7與液壓泵/馬達(dá)6連接，轉(zhuǎn)速傳感器3 測(cè)量主電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速傳感器3的輸出信號(hào)η經(jīng)導(dǎo)線輸入到變頻器2和控制器27，指令信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線輸入控制器27，壓力傳感器15的輸出信號(hào)Λ經(jīng)過(guò)導(dǎo)線輸入到控制器27，控制器27的輸出端經(jīng)過(guò)導(dǎo)線分別與二位四通換向閥控制端觀、變頻器2的輸入端及補(bǔ)油泵電機(jī)14的控制端連接，液壓控制回路四控制液壓泵/馬達(dá)6的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和輸出扭矩。液壓泵/馬達(dá)6相應(yīng)的液壓控制回路四是大流量插裝閥組成的液壓控制系統(tǒng)II， 如附圖3所示，包括單向閥10，補(bǔ)油泵11，油箱12，第三聯(lián)軸器13，補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)14，壓力傳感器15，蓄能器組25，第一插裝閥22，第二插裝閥21，第三插裝閥20，第四插裝閥19，第一兩位四通電磁換向閥23，第二兩位四電通磁換向閥對(duì)，第三兩位四通電磁換向閥17，第四兩位四通電磁換向閥18 ；補(bǔ)油泵11旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第三聯(lián)軸器13與補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)14的輸出軸連接，補(bǔ)油泵11的出油口通過(guò)管路與單向閥10的進(jìn)油口連通，單向閥10的出油口通過(guò)管路與第二插裝閥21的第一油口為、第三插裝閥20的第一油口義、蓄能器組25的進(jìn)油口及壓力傳感器15的進(jìn)油口連通，第二插裝閥21的第二油口 B2通過(guò)管路與第一插裝閥22 的第一油口 A1及液壓泵/馬達(dá)6的第一油口 Pk連通，第三插裝閥20的第二油口 Bz通過(guò)管路與第四插裝閥19的第一油口 A4及液壓泵/馬達(dá)6的第二油口 &連通，第一插裝閥22的第二油口 Bx及第四插裝閥19的第二油口 Bi通過(guò)管路與油箱12連通，第一插裝閥22的控制油口 &、第二插裝閥21的控制油口 &、第三插裝閥20的控制油口 &、第四插裝閥19的控制油口&通過(guò)管路分別與第一兩位四通電磁換向閥23的壓力油口弋、第二兩位四通電磁換向閥M的壓力油口Λ、第三兩位四通電磁換向閥[17]的壓力油口Λ、第四兩位四通電磁換向閥[18]的壓力油口 Λ連通，第一兩位四通電磁換向閥23的第一出油口 C1通過(guò)管路與液壓泵/馬達(dá)6的第一油口 Λ連通，第四兩位四通電磁換向閥18的第一出油口 C4通過(guò)管路與液壓泵/馬達(dá)6的第二油口 &連通，第二兩位四通電磁換向閥M的第一出油口 C2和第三兩位四通電磁換向閥17的第一出油口 C3通過(guò)管路與單向閥10的出油口連通，第一兩位四通電磁換向閥23的第二出油口仏、第二兩位四通電磁換向閥24的第二出油口込、第三兩位四通電磁換向閥17的第二出油口込、第四兩位四通電磁換向閥18的第二出油口代通過(guò)管路與油箱12連通。
權(quán)利要求
1.一種改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路及控制方法，包括有主電動(dòng)機(jī)[1]，變頻器[2]， 轉(zhuǎn)速傳感器[3]，第一聯(lián)軸器[4]，減速器[5]，工作機(jī)構(gòu)[8]，其特征是還包括有液壓泵/馬達(dá)W]，第2聯(lián)軸器[7]，控制器[27]，液壓控制回路[29]；變頻器[2]的輸出信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線與主電動(dòng)機(jī)[1]連接，主電動(dòng)機(jī)[1]通過(guò)第一聯(lián)軸器[4]與減速器[5]連接，減速器[5]與工作機(jī)構(gòu)[8]連接，主電動(dòng)機(jī)[1]通過(guò)第二聯(lián)軸器[7]與液壓泵/馬達(dá)[6]連接，轉(zhuǎn)速傳感器 [3]測(cè)量主電動(dòng)機(jī)[1]的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速傳感器[3]的輸出信號(hào)η經(jīng)導(dǎo)線輸入到變頻器[2]和控制器[27]，指令信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線輸入控制器[27]，壓力傳感器[15]的輸出信號(hào)Λ經(jīng)過(guò)導(dǎo)線輸入到控制器[27]，控制器[27]的輸出端經(jīng)過(guò)導(dǎo)線分別與三位四通電控?fù)Q向閥[9]的控制端、 變頻器[2]的輸入端及補(bǔ)油泵電機(jī)[14]的控制端連接，液壓控制回路[29]控制液壓泵/ 馬達(dá)W]的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和輸出扭矩。
2.如權(quán)利要求1所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是液壓控制回路[29]是小流量滑閥組成的液壓控制系統(tǒng)I，或是大流量插裝閥組成的液壓控制系統(tǒng)II。
3.如權(quán)利要求2所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是小流量滑閥組成的液壓控制系統(tǒng)I，包括三位四通電控?fù)Q向閥[9]，單向閥[10]，補(bǔ)油泵[11]，油箱[12]，第三聯(lián)軸器[13]，補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)[14]，壓力傳感器[15]和蓄能器[16]；補(bǔ)油泵[11]旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第三聯(lián)軸器[13]與補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)[14]的輸出軸連接，補(bǔ)油泵[11]出油口通過(guò)管路與單向閥[10]進(jìn)油口連通，單向閥[10]的出油口通過(guò)管路與三位四通電控?fù)Q向閥[9]的壓力油口八蓄能器[16]的進(jìn)油口及壓力傳感器[15]的進(jìn)油口連通，三位四通電控?fù)Q向閥[9]的回油口 Γ通過(guò)管路與油箱[12]連通，三位四通電控?fù)Q向閥[9]的第一出油口丄第二出油口 B通過(guò)管路分別與液壓泵/馬達(dá)W]的第一油口 /V第二油口 A連通，三位四通電控?fù)Q向閥 [9]在斷電狀態(tài)下，即在中位時(shí)其第一出油口I第二出油口從回油口 Γ同時(shí)與油箱[12]連
4.如權(quán)利要求3所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是三位四通電控?fù)Q向閥 [9]可以是直動(dòng)式的電磁換向閥，也可以是先導(dǎo)型的電液換向閥。
5.如權(quán)利要求2所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是大流量插裝閥組成的液壓控制系統(tǒng)II，包括單向閥[10]，補(bǔ)油泵[11]，油箱[12]，第三聯(lián)軸器[13]，補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)[14]，壓力傳感器[15]，蓄能器組[25]，第一插裝閥[22]，第二插裝閥[21]，第三插裝閥 [20]，第四插裝閥[19]，第一兩位四通電磁換向閥[23]，第二兩位四電通磁換向閥[Μ]，第三兩位四通電磁換向閥[17]和第四兩位四通電磁換向閥[18]；補(bǔ)油泵[11]旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第三聯(lián)軸器[13]與補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)[14]的輸出軸連接，補(bǔ)油泵[11]的出油口通過(guò)管路與單向閥[10]的進(jìn)油口連通，單向閥[10]的出油口通過(guò)管路與第二插裝閥[21]的第一油口為、第三插裝閥[20]的第一油口為、蓄能器組[25]的進(jìn)油口及壓力傳感器[15]的進(jìn)油口連通， 第二插裝閥[21]的第二油口民通過(guò)管路與第一插裝閥[22]的第一油口 A及液壓泵/馬達(dá)[6]的第一油口 Λ連通，第三插裝閥[20]的第二油口民通過(guò)管路與第四插裝閥[19]的第一油口 4及液壓泵/馬達(dá)W]的第二油口/^b連通，第一插裝閥[22]的第二油口 ^及第四插裝閥[19]的第二油口 A通過(guò)管路與油箱[12]連通，第一插裝閥[22]的控制油口&、 第二插裝閥[21]的控制油口&、第三插裝閥[20]的控制油口&、第四插裝閥[19]的控制油口A通過(guò)管路分別與第一兩位四通電磁換向閥[23]的壓力油口弋、第二兩位四通電磁換向閥[24]的壓力油口Λ、第三兩位四通電磁換向閥[17]的壓力油口Λ、第四兩位四通電磁換向閥[18]的壓力油口 Λ連通，第一兩位四通電磁換向閥[23]的第一出油口 C1通過(guò)管路與液壓泵/馬達(dá)W]的第一油口 Λ連通，第四兩位四通電磁換向閥[18]的第一出油口 C4 通過(guò)管路與液壓泵/馬達(dá)W]的第二油口/^b連通，第二兩位四通電磁換向閥[24]的第一出油口 C2和第三兩位四通電磁換向閥[17]的第一出油口 C3通過(guò)管路與單向閥[10]的出油口連通，第一兩位四通電磁換向閥[23]的第二出油口仏、第二兩位四通電磁換向閥[24] 的第二出油口込、第三兩位四通電磁換向閥[17]的第二出油口込、第四兩位四通電磁換向閥[18]的第二出油口込通過(guò)管路與油箱[12]連通。
6.如權(quán)利要求3或5所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是補(bǔ)油泵[11]可以是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，或是手動(dòng)補(bǔ)油泵。
7.如權(quán)利要求3或5所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī) [14]是普通電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)和變頻電動(dòng)機(jī)中的一種。
8.如權(quán)利要求3或5所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是蓄能器[16]是一個(gè)蓄能器，或是兩個(gè)以上蓄能器構(gòu)成的蓄能器組[25]。
9.如權(quán)利要求1所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是主電動(dòng)機(jī)[1]是直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和交直流伺服電動(dòng)機(jī)中的一種。
10.如權(quán)利要求1或9所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是主電動(dòng)機(jī)[1]是單輸出軸，或是雙輸出軸。
11.如權(quán)利要求1所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是液壓泵/馬達(dá)[6]是定量液壓泵/馬達(dá)，或是電子控制的變排量比例液壓泵/馬達(dá)。
12.如權(quán)利要求11所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是電子控制的變排量比例液壓泵/馬達(dá)是變量機(jī)構(gòu)單方向擺動(dòng)的變量液壓泵/馬達(dá)，也可以是變量機(jī)構(gòu)雙方向擺動(dòng)的變量液壓泵/馬達(dá)。
13.如權(quán)利要求1或11所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是液壓泵/馬達(dá) [6]是一個(gè)液壓泵/馬達(dá)，或是兩個(gè)以上組成的液壓泵/馬達(dá)組。
14.如權(quán)利要求1所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路，其特征是工作機(jī)構(gòu)[8]是通過(guò)減速器[5]驅(qū)動(dòng)，也可以不經(jīng)過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)。
15.一種用于權(quán)利要求1所述的改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路的控制方法，其特征是在主電動(dòng)機(jī)[1]啟動(dòng)前，通過(guò)控制器[27]給出控制指令啟動(dòng)補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)[14]，補(bǔ)油泵電動(dòng)機(jī)[14]驅(qū)動(dòng)補(bǔ)油泵[11]給蓄能器[16]充液，使蓄能器[16]的充液壓力達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)定值；當(dāng)要啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)[1]時(shí)，通過(guò)控制器[27]給出控制主電動(dòng)機(jī)[1]啟動(dòng)的信號(hào)到變頻器[2]，變頻器[2]控制主電動(dòng)機(jī)[1]啟動(dòng)，同時(shí)控制器[27]給出控制信號(hào)到三位四通電控?fù)Q向閥[9]，控制三位四通電控?fù)Q向閥[9]換向，使蓄能器[16]與液壓泵/馬達(dá)[6]的油口 Λ連通，液壓泵/馬達(dá)W]此時(shí)作為液壓馬達(dá)工作，驅(qū)動(dòng)的負(fù)載就是主電動(dòng)機(jī)[1]，將蓄能器[16]中的油液經(jīng)過(guò)油口 &排入油箱[12]，蓄能器[16]釋放能量，輔助主電動(dòng)機(jī)[1]啟動(dòng)，此時(shí)主電動(dòng)機(jī)[1]和液壓泵/馬達(dá)W]的轉(zhuǎn)矩方向一致，共同驅(qū)動(dòng)減速器[5]，減速器 [5]驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)[8]從靜止加速運(yùn)行；通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器[3]檢測(cè)主電動(dòng)機(jī)[1]轉(zhuǎn)速，當(dāng)檢測(cè)到主電動(dòng)機(jī)[1]的轉(zhuǎn)速達(dá)到變頻器[2]的設(shè)置值并穩(wěn)定后，通過(guò)控制器[27]給出控制信號(hào)控制三位四通電控?fù)Q向閥[9]回到中位，此時(shí)，液壓泵/馬達(dá)[6]的第一油口 Pk和第二油口 &連通，同時(shí)通過(guò)三位四通電控?fù)Q向閥[9]的回油口 T與油箱[12]連通，對(duì)主電動(dòng)機(jī)[1]運(yùn)行不產(chǎn)生影響；當(dāng)工作機(jī)構(gòu)[8]制動(dòng)時(shí)，控制器[27]給出使主電動(dòng)機(jī)[1]制動(dòng)的信號(hào)到變頻器[2]， 變頻器[2]控制主電動(dòng)機(jī)[1]減速，控制器[27]，同時(shí)給出控制信號(hào)到三位四通電控?fù)Q向閥 [9]，控制三位四通電控?fù)Q向閥[9]換向，使蓄能器[16]與]液壓泵/馬達(dá)[6]的第二油口 Pli連通，液壓泵/馬達(dá)W]的第一油口 Pk與油箱[12]連通，液壓泵/馬達(dá)W]此時(shí)作為液壓泵工作，將油箱中的油液泵入到蓄能器[16]，此時(shí)蓄能器[16]是主電動(dòng)機(jī)[1]的負(fù)載，液壓泵/馬達(dá)W]的扭矩輔助主電動(dòng)機(jī)[1]制動(dòng)；由于蓄能器[16]存在能量損失，主電動(dòng)機(jī)[1]制動(dòng)過(guò)程補(bǔ)充的能量總是少于電動(dòng)機(jī)加速過(guò)程消耗的能量，所以在主電動(dòng)機(jī)[1]制動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)補(bǔ)油泵[11]向蓄能器[16]中補(bǔ)充油液，輔助主電動(dòng)機(jī)[1]按照希望的制動(dòng)曲線制動(dòng)，同時(shí)為主電動(dòng)機(jī)[1]的再一次啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。
全文摘要
一種改善電動(dòng)機(jī)啟停性能控制回路及控制方法，電動(dòng)機(jī)的一輸出軸經(jīng)過(guò)第一聯(lián)軸器與減速器的輸入軸連接，減速器驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)；電動(dòng)機(jī)的另一輸出軸與第二聯(lián)軸器連接，第二聯(lián)軸器與液壓泵/馬達(dá)的輸入軸連接，液壓泵/馬達(dá)由液壓控制系統(tǒng)控制。本發(fā)明控制系統(tǒng)回收利用電動(dòng)機(jī)減速制動(dòng)動(dòng)能，使異步電動(dòng)機(jī)具有四象限工作能力；回收外負(fù)載提供的勢(shì)能，改善了大功率電機(jī)頻繁啟停對(duì)電網(wǎng)的干擾，也減小了電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，提高了電動(dòng)機(jī)的使用壽命，降低了電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)功率，對(duì)要求峰值功率大而工作過(guò)程功率小的系統(tǒng)效果特別顯著。
文檔編號(hào)H02P1/16GK102420552SQ20111039537
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月3日
發(fā)明者權(quán)龍 , 熊小晉, 王永進(jìn) 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)