液壓發(fā)電機(jī)及其轉(zhuǎn)速控制器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種液壓發(fā)電機(jī)控制裝置，特別是涉及一種液壓發(fā)電機(jī)及其轉(zhuǎn)速控制器；本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速控制器，可以有效保證液壓發(fā)電機(jī)瞬態(tài)指標(biāo)；包括PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路，PID控制回路的一端與發(fā)電機(jī)相連、另一端與調(diào)速閥組相連，負(fù)載檢測(cè)回路的一端與發(fā)電機(jī)負(fù)載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，負(fù)載檢測(cè)回路檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組；此外，本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種液壓發(fā)電機(jī)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】液壓發(fā)電機(jī)及其轉(zhuǎn)速控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液壓發(fā)電機(jī)控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種液壓發(fā)電機(jī)及其轉(zhuǎn)速控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)方式，而液壓發(fā)電機(jī)是利用液壓傳動(dòng)來(lái)發(fā)電的發(fā)電機(jī)，通常應(yīng)用在已有液壓系統(tǒng)的車(chē)輛上，具有相對(duì)體積小、重量輕、布置方便、發(fā)電靜態(tài)指標(biāo)較好的特點(diǎn)；然而，液壓發(fā)電機(jī)卻存在發(fā)電瞬態(tài)指標(biāo)較差的問(wèn)題，通常是由于油液的可壓縮性引起的儲(chǔ)能現(xiàn)象、以及負(fù)載突加和突減時(shí)液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作延遲所造成，尤其在改裝車(chē)輛上的液壓系統(tǒng)中，高壓油管往往比較長(zhǎng)，導(dǎo)致液壓發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)指標(biāo)急劇下降，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的發(fā)電等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)整體下降。
[0003]現(xiàn)有的液壓發(fā)電機(jī)，通常包括液壓泵、調(diào)速閥組、液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，調(diào)速閥組控制液壓泵的液壓油流速進(jìn)而控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，而液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，這樣，發(fā)電頻率直接與發(fā)電機(jī)以及液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速相關(guān)，為了提高液壓發(fā)電機(jī)的發(fā)電指標(biāo)，液壓發(fā)電機(jī)還設(shè)置有轉(zhuǎn)速控制器，轉(zhuǎn)速控制器探測(cè)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)做反饋信號(hào)，利用PID(比例-積分-微分)控制回路控制調(diào)速閥組以保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速即發(fā)電頻率，但這種控制方式受多種因素影響，尤其是對(duì)于響應(yīng)速度慢的液壓系統(tǒng)和長(zhǎng)管路液壓系統(tǒng)，難以有效保證液壓發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)指標(biāo)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種可以有效保證液壓發(fā)電機(jī)瞬態(tài)指標(biāo)的液壓發(fā)電機(jī)及其轉(zhuǎn)速控制器。
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例一方面提供一種轉(zhuǎn)速控制器，包括PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路，所述PID控制回路的一端與發(fā)電機(jī)相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負(fù)載檢測(cè)回路的一端與發(fā)電機(jī)負(fù)載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負(fù)載檢測(cè)回路檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載端的電流變化信號(hào)，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
[0006]進(jìn)一步的，所述負(fù)載檢測(cè)回路包括電流互感器和控制芯片，所述電流互感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載的電流變化信號(hào)、并將所述電流變化信號(hào)發(fā)送至所述控制芯片，所述控制芯片分析處理所述電流變化信號(hào)、并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
[0007]進(jìn)一步的，所述PID控制回路包括PID控制器和轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、并將所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至PID控制器，所述PID控制器發(fā)送第二控制命令至調(diào)速閥組。
[0008]進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)速控制器包括殼體、電路板和接線端子，所述PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路設(shè)置在所述電路板上，所述電路板設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述接線端子包括第一接線端子和第二接線端子，所述第一接線端子包括負(fù)載連接端子和發(fā)電機(jī)輸出端連接端子，所述第二接線端子包括電源端子、第一調(diào)速閥組連接端子、第二調(diào)速閥組連接端子和轉(zhuǎn)速傳感器連接端子，所述第一接線端子與所述電流互感器相連，所述電源端子與PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路相連，所述第一調(diào)速閥組連接端子、第二調(diào)速閥組連接端子和轉(zhuǎn)速傳感器連接端子分別與所述控制芯片、PID控制器和轉(zhuǎn)速傳感器相連。
[0009]本實(shí)用新型實(shí)施例另一方面還提供一種采用轉(zhuǎn)速控制器的液壓發(fā)電機(jī)，包括液壓泵、調(diào)速閥組、液壓馬達(dá)、發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)速控制器，所述液壓泵通過(guò)所述調(diào)速閥組與所述液壓馬達(dá)相連，所述液壓馬達(dá)與發(fā)電機(jī)相連，所述轉(zhuǎn)速控制器包括PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路，所述PID控制回路的一端與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負(fù)載檢測(cè)回路的一端與發(fā)電機(jī)負(fù)載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負(fù)載檢測(cè)回路檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
[0010]進(jìn)一步的，所述負(fù)載檢測(cè)回路包括電流互感器和控制芯片，所述電流互感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載的電流變化、并將所述電流變化信號(hào)發(fā)送至所述控制芯片，所述控制芯片分析處理所述電流變化信號(hào)、并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
[0011 ] 進(jìn)一步的，所述PID控制回路包括PID控制器和轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、并將所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至PID控制器，所述PID控制器發(fā)送第二控制命令至調(diào)速閥組。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果為:在發(fā)電機(jī)加載時(shí)，發(fā)電機(jī)負(fù)載的電流瞬間增加，負(fù)載檢測(cè)回路根據(jù)發(fā)電機(jī)電流的變化來(lái)產(chǎn)生一個(gè)加載脈沖，輸出驅(qū)動(dòng)調(diào)速閥組瞬間增加油液流量，減緩發(fā)電機(jī)因加載導(dǎo)致的轉(zhuǎn)速下降趨勢(shì)；在發(fā)電機(jī)減載時(shí)，發(fā)電機(jī)電流瞬間減小，負(fù)載檢測(cè)回路根據(jù)發(fā)電機(jī)電流的變化產(chǎn)生一個(gè)減載脈沖，輸出驅(qū)動(dòng)調(diào)速閥組瞬間減小油液流量，減緩發(fā)電機(jī)因減載導(dǎo)致的轉(zhuǎn)速上升趨勢(shì)；這樣，可以有效保證液壓發(fā)電機(jī)瞬態(tài)指標(biāo)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)速控制器的電路示意圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)速控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本實(shí)用新型液壓發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是本實(shí)用新型液壓發(fā)電機(jī)瞬態(tài)突加頻率測(cè)試曲線圖。
[0017]圖5是本實(shí)用新型液壓發(fā)電機(jī)瞬態(tài)突減頻率測(cè)試曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。
[0019]實(shí)施例一
[0020]如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速控制器，包括PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路，PID控制回路的一端與發(fā)電機(jī)2相連、另一端與調(diào)速閥組6相連，負(fù)載檢測(cè)回路的一端與發(fā)電機(jī)2負(fù)載端相連、另一端與調(diào)速閥組6相連，負(fù)載檢測(cè)回路檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組；負(fù)載檢測(cè)回路包括電流互感器12和控制芯片21，電流互感器12檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載的電流變化、并將電流變化信號(hào)發(fā)送至控制芯片21，控制芯片分析處理電流變化信號(hào)、并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組；PID控制回路包括PID控制器22和轉(zhuǎn)速傳感器3，轉(zhuǎn)速傳感器3檢測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、并將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至PID控制器22，PID控制器22發(fā)送第二控制命令至調(diào)速閥組6。
[0021]轉(zhuǎn)速控制器包括殼體9、電路板11和接線端子，PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路設(shè)置在電路板11上，電路板設(shè)置在殼體9內(nèi)，接線端子包括第一接線端子10和第二接線端子13，第一接線端子10包括負(fù)載連接端子23和發(fā)電機(jī)輸出端連接端子24，第二接線端子13包括電源端子25、第一調(diào)速閥組連接端子26、第二調(diào)速閥組連接端子27和轉(zhuǎn)速傳感器連接端子28，第一接線端子10與電流互感器12相連，電源端子25與PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路相連，第一調(diào)速閥組連接端子26、第二調(diào)速閥組連接端子27和轉(zhuǎn)速傳感器連接端子28分別與控制芯片21、PID控制器22和轉(zhuǎn)速傳感器3相連。
[0022]轉(zhuǎn)速傳感器3通過(guò)檢測(cè)安裝在發(fā)電機(jī)2旋轉(zhuǎn)軸上的測(cè)速齒輪4，轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳輸給PID控制器22，轉(zhuǎn)速控制器I通過(guò)第一接線端子10的U、V、W、N端子連接發(fā)電機(jī)，通過(guò)第一接線端子10的Ul、V1、Wl、NI端子連接發(fā)電機(jī)負(fù)載；通過(guò)第二接線端子13的
1、2端子連接轉(zhuǎn)速控制器電源、2、3、4、5、6、7、8端子連接調(diào)速閥組，9、10連接發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速傳感器。
[0023]另外，在實(shí)際使用過(guò)程中，控制芯片21與PID控制器22可以分體設(shè)置，也可一體設(shè)置在同一個(gè)控制元件上實(shí)現(xiàn)控制，如單片機(jī)。
[0024]本實(shí)用新型的液壓發(fā)電機(jī)，包括液壓泵7、調(diào)速閥組6、液壓馬達(dá)5、發(fā)電機(jī)2和轉(zhuǎn)速控制器1，液壓泵7通過(guò)調(diào)速閥組6與液壓馬達(dá)相連5，液壓馬達(dá)5與發(fā)電機(jī)2相連，轉(zhuǎn)速控制器I包括PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路，PID控制回路的一端與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，負(fù)載檢測(cè)回路的一端與發(fā)電機(jī)負(fù)載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，負(fù)載檢測(cè)回路檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組；負(fù)載檢測(cè)回路包括電流互感器12和控制芯片21，電流互感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載的電流變化、并將電流變化信號(hào)發(fā)送至控制芯片，控制芯片分析處理電流變化信號(hào)、并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組；PID控制回路包括PID控制器22和轉(zhuǎn)速傳感器3，轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、并將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至PID控制器，PID控制器發(fā)送第二控制命令至調(diào)速閥組。
[0025]液壓泵7是動(dòng)力源，為整個(gè)液壓發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力，液壓馬達(dá)5通過(guò)調(diào)速閥組6、液壓油管8與液壓泵7連接，發(fā)電機(jī)2與液壓馬達(dá)5通過(guò)聯(lián)軸器剛性連接，兩者的轉(zhuǎn)速同步，調(diào)速閥組受轉(zhuǎn)速控制器的驅(qū)動(dòng)控制、并調(diào)節(jié)液壓油的流速，完成對(duì)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和控制；液壓馬達(dá)和液壓泵之間能量傳遞的介質(zhì)是液壓油。
[0026]實(shí)施例二
[0027]轉(zhuǎn)速控制器通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量計(jì)算發(fā)電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，并與設(shè)定轉(zhuǎn)速(η =1500)相比較，通過(guò)PID的運(yùn)算，輸出一路連續(xù)可調(diào)的模擬量電流，驅(qū)動(dòng)液壓回路的調(diào)速閥組，實(shí)現(xiàn)調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速一致，有效地保證了發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)。
[0028]當(dāng)發(fā)電機(jī)突加和突減負(fù)載時(shí)，因液壓系統(tǒng)的容性特性，發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)反應(yīng)較慢，尤其是液壓管路較長(zhǎng)時(shí)，僅依靠轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行普通的PID調(diào)節(jié)，瞬態(tài)指標(biāo)達(dá)不到GJB5402-2005標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的G2標(biāo)準(zhǔn)，效果不好；本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速控制器增加了負(fù)載檢測(cè)回路，就是通過(guò)檢測(cè)發(fā)電機(jī)的電流來(lái)產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)；在發(fā)電機(jī)加載時(shí)，發(fā)電機(jī)電流瞬間增加，負(fù)載檢測(cè)回路根據(jù)發(fā)電機(jī)電流的變化來(lái)產(chǎn)生一個(gè)加載脈沖，輸出驅(qū)動(dòng)調(diào)速閥組瞬間增加油液流量，減緩發(fā)電機(jī)因加載導(dǎo)致的轉(zhuǎn)速下降趨勢(shì)；在發(fā)電機(jī)減載時(shí)，發(fā)電機(jī)電流瞬間減小，負(fù)載檢測(cè)回路根據(jù)發(fā)電機(jī)電流的變化產(chǎn)生一個(gè)減載脈沖，輸出驅(qū)動(dòng)調(diào)速閥組瞬間減小油液流量，減緩發(fā)電機(jī)因減載導(dǎo)致的轉(zhuǎn)速上升趨勢(shì)；因發(fā)電機(jī)負(fù)載電流瞬間的變化導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，因此發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流變化是超前于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的，利用發(fā)電機(jī)電流變化的信號(hào)作為發(fā)電機(jī)輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的前饋功能，有效提高了發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)指標(biāo)，液壓發(fā)電機(jī)整體指標(biāo)達(dá)到且超過(guò)了 GJB5402-2005標(biāo)準(zhǔn)中G2標(biāo)
準(zhǔn)所規(guī)定的指標(biāo)，加減載頻率瞬態(tài)曲線如圖4和圖5所示，測(cè)試結(jié)果如下表所示:
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)速控制器，其特征在于，包括PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路，所述PID控制回路的一端與發(fā)電機(jī)相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負(fù)載檢測(cè)回路的一端與發(fā)電機(jī)負(fù)載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負(fù)載檢測(cè)回路檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)速控制器，其特征在于，所述負(fù)載檢測(cè)回路包括電流互感器和控制芯片，所述電流互感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載的電流變化、并將所述電流變化信號(hào)發(fā)送至所述控制芯片，所述控制芯片分析處理所述電流變化信號(hào)、并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)速控制器，其特征在于，所述PID控制回路包括PID控制器和轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、并將所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至PID控制器，所述PID控制器發(fā)送第二控制命令至調(diào)速閥組。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)速控制器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速控制器包括殼體、電路板和接線端子，所述PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路設(shè)置在所述電路板上，所述電路板設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述接線端子包括第一接線端子和第二接線端子，所述第一接線端子包括負(fù)載連接端子和發(fā)電機(jī)輸出端連接端子，所述第二接線端子包括電源端子、第一調(diào)速閥組連接端子、第二調(diào)速閥組連接端子和轉(zhuǎn)速傳感器連接端子，所述第一接線端子與所述電流互感器相連，所述電源端子與PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路相連，所述第一調(diào)速閥組連接端子、第二調(diào)速閥組連接端子和轉(zhuǎn)速傳感器連接端子分別與所述控制芯片、PID控制器和轉(zhuǎn)速傳感器相連。
5.一種采用如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)速控制器的液壓發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括液壓泵、調(diào)速閥組、液壓馬達(dá)、發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)速控制器，所述液壓泵通過(guò)所述調(diào)速閥組與所述液壓馬達(dá)相連，所述液壓馬達(dá)與發(fā)電機(jī)相連，所述轉(zhuǎn)速控制器包括PID控制回路和負(fù)載檢測(cè)回路，所述PID控制回路的一端與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負(fù)載檢測(cè)回路的一端與發(fā)電機(jī)負(fù)載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負(fù)載檢測(cè)回路檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
6.如權(quán)利要求5所述的液壓發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述負(fù)載檢測(cè)回路包括電流互感器和控制芯片，所述電流互感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載的電流變化、并將所述電流變化信號(hào)發(fā)送至所述控制芯片，所述控制芯片分析處理所述電流變化信號(hào)、并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
7.如權(quán)利要求5所述的液壓發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述PID控制回路包括PID控制器和轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、并將所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至PID控制器，所述PID控制器發(fā)送第二控制命令至調(diào)速閥組。
【文檔編號(hào)】H02P9/06GK203434909SQ201320410777
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】王元為 申請(qǐng)人:天津捷強(qiáng)動(dòng)力裝備有限公司