液壓發(fā)電機及其轉(zhuǎn)速控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種液壓發(fā)電機控制裝置，特別是涉及一種液壓發(fā)電機及其轉(zhuǎn)速控制器；本實用新型的轉(zhuǎn)速控制器，可以有效保證液壓發(fā)電機瞬態(tài)指標；包括PID控制回路和負載檢測回路，PID控制回路的一端與發(fā)電機相連、另一端與調(diào)速閥組相連，負載檢測回路的一端與發(fā)電機負載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，負載檢測回路檢測發(fā)電機負載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組；此外，本實用新型還公開了一種液壓發(fā)電機。
【專利說明】液壓發(fā)電機及其轉(zhuǎn)速控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及液壓發(fā)電機控制裝置【技術領域】，特別是涉及一種液壓發(fā)電機及其轉(zhuǎn)速控制器。
【背景技術】
[0002]液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)來傳遞運動和動力的一種傳動方式，而液壓發(fā)電機是利用液壓傳動來發(fā)電的發(fā)電機，通常應用在已有液壓系統(tǒng)的車輛上，具有相對體積小、重量輕、布置方便、發(fā)電靜態(tài)指標較好的特點；然而，液壓發(fā)電機卻存在發(fā)電瞬態(tài)指標較差的問題，通常是由于油液的可壓縮性引起的儲能現(xiàn)象、以及負載突加和突減時液壓執(zhí)行元件的動作延遲所造成，尤其在改裝車輛上的液壓系統(tǒng)中，高壓油管往往比較長，導致液壓發(fā)電機的瞬態(tài)指標急劇下降，導致發(fā)電機的發(fā)電等級標準整體下降。
[0003]現(xiàn)有的液壓發(fā)電機，通常包括液壓泵、調(diào)速閥組、液壓馬達和發(fā)電機，調(diào)速閥組控制液壓泵的液壓油流速進而控制液壓馬達的轉(zhuǎn)速，而液壓馬達驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，這樣，發(fā)電頻率直接與發(fā)電機以及液壓馬達的轉(zhuǎn)速相關，為了提高液壓發(fā)電機的發(fā)電指標，液壓發(fā)電機還設置有轉(zhuǎn)速控制器，轉(zhuǎn)速控制器探測發(fā)電機的轉(zhuǎn)速信號做反饋信號，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，尤其是對于響應速度慢的液壓系統(tǒng)和長管路液壓系統(tǒng)，難以有效保證液壓發(fā)電機的瞬態(tài)指標。
實用新型內(nèi)容
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種可以有效保證液壓發(fā)電機瞬態(tài)指標的液壓發(fā)電機及其轉(zhuǎn)速控制器。
[0005]本實用新型實施例一方面提供一種轉(zhuǎn)速控制器，包括PID控制回路和負載檢測回路，所述PID控制回路的一端與發(fā)電機相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負載檢測回路的一端與發(fā)電機負載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負載檢測回路檢測發(fā)電機負載端的電流變化信號，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
[0006]進一步的，所述負載檢測回路包括電流互感器和控制芯片，所述電流互感器檢測發(fā)電機負載的電流變化信號、并將所述電流變化信號發(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、并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
[0007]進一步的，所述PID控制回路包括PID控制器和轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號、并將所述發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號發(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控制回路和負載檢測回路設置在所述電路板上，所述電路板設置在所述殼體內(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載連接端子和發(fā)電機輸出端連接端子，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控制回路和負載檢測回路相連，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]本實用新型實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，包括液壓泵、調(diào)速閥組、液壓馬達、發(fā)電機和轉(zhuǎn)速控制器，所述液壓泵通過所述調(diào)速閥組與所述液壓馬達相連，所述液壓馬達與發(fā)電機相連，所述轉(zhuǎn)速控制器包括PID控制回路和負載檢測回路，所述PID控制回路的一端與發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負載檢測回路的一端與發(fā)電機負載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負載檢測回路檢測發(fā)電機負載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
[0010]進一步的，所述負載檢測回路包括電流互感器和控制芯片，所述電流互感器檢測發(fā)電機負載的電流變化、并將所述電流變化信號發(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、并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
[0011 ] 進一步的，所述PID控制回路包括PID控制器和轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號、并將所述發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號發(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)有技術相比本實用新型的有益效果為:在發(fā)電機加載時，發(fā)電機負載的電流瞬間增加，負載檢測回路根據(jù)發(fā)電機電流的變化來產(chǎn)生一個加載脈沖，輸出驅(qū)動調(diào)速閥組瞬間增加油液流量，減緩發(fā)電機因加載導致的轉(zhuǎn)速下降趨勢；在發(fā)電機減載時，發(fā)電機電流瞬間減小，負載檢測回路根據(jù)發(fā)電機電流的變化產(chǎn)生一個減載脈沖，輸出驅(qū)動調(diào)速閥組瞬間減小油液流量，減緩發(fā)電機因減載導致的轉(zhuǎn)速上升趨勢；這樣，可以有效保證液壓發(fā)電機瞬態(tài)指標。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型轉(zhuǎn)速控制器的電路示意圖。
[0014]圖2是本實用新型轉(zhuǎn)速控制器的結構示意圖。
[0015]圖3是本實用新型液壓發(fā)電機的結構示意圖。
[0016]圖4是本實用新型液壓發(fā)電機瞬態(tài)突加頻率測試曲線圖。
[0017]圖5是本實用新型液壓發(fā)電機瞬態(tài)突減頻率測試曲線圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0019]實施例一
[0020]如圖1至圖3所示，本實用新型的轉(zhuǎn)速控制器，包括PID控制回路和負載檢測回路，PID控制回路的一端與發(fā)電機2相連、另一端與調(diào)速閥組6相連，負載檢測回路的一端與發(fā)電機2負載端相連、另一端與調(diào)速閥組6相連，負載檢測回路檢測發(fā)電機負載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組；負載檢測回路包括電流互感器12和控制芯片21，電流互感器12檢測發(fā)電機負載的電流變化、并將電流變化信號發(fā)送至控制芯片21，控制芯片分析處理電流變化信號、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檢測發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號、并將發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號發(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控制回路和負載檢測回路設置在電路板11上，電路板設置在殼體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包括負載連接端子23和發(fā)電機輸出端連接端子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控制回路和負載檢測回路相連，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通過檢測安裝在發(fā)電機2旋轉(zhuǎn)軸上的測速齒輪4，轉(zhuǎn)換成發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號傳輸給PID控制器22，轉(zhuǎn)速控制器I通過第一接線端子10的U、V、W、N端子連接發(fā)電機，通過第一接線端子10的Ul、V1、Wl、NI端子連接發(fā)電機負載；通過第二接線端子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)電機的轉(zhuǎn)速傳感器。
[0023]另外，在實際使用過程中，控制芯片21與PID控制器22可以分體設置，也可一體設置在同一個控制元件上實現(xiàn)控制，如單片機。
[0024]本實用新型的液壓發(fā)電機，包括液壓泵7、調(diào)速閥組6、液壓馬達5、發(fā)電機2和轉(zhuǎn)速控制器1，液壓泵7通過調(diào)速閥組6與液壓馬達相連5，液壓馬達5與發(fā)電機2相連，轉(zhuǎn)速控制器I包括PID控制回路和負載檢測回路，PID控制回路的一端與發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，負載檢測回路的一端與發(fā)電機負載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，負載檢測回路檢測發(fā)電機負載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組；負載檢測回路包括電流互感器12和控制芯片21，電流互感器檢測發(fā)電機負載的電流變化、并將電流變化信號發(fā)送至控制芯片，控制芯片分析處理電流變化信號、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)速傳感器檢測發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號、并將發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號發(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是動力源，為整個液壓發(fā)電機提供動力，液壓馬達5通過調(diào)速閥組6、液壓油管8與液壓泵7連接，發(fā)電機2與液壓馬達5通過聯(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)動控制、并調(diào)節(jié)液壓油的流速，完成對液壓馬達的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和控制；液壓馬達和液壓泵之間能量傳遞的介質(zhì)是液壓油。
[0026]實施例二
[0027]轉(zhuǎn)速控制器通過轉(zhuǎn)速傳感器測量計算發(fā)電機的當前轉(zhuǎn)速，并與設定轉(zhuǎn)速(η =1500)相比較，通過PID的運算，輸出一路連續(xù)可調(diào)的模擬量電流，驅(qū)動液壓回路的調(diào)速閥組，實現(xiàn)調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速與設定轉(zhuǎn)速一致，有效地保證了發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)指標。
[0028]當發(fā)電機突加和突減負載時，因液壓系統(tǒng)的容性特性，發(fā)電機的瞬態(tài)反應較慢，尤其是液壓管路較長時，僅依靠轉(zhuǎn)速傳感器檢測到的發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號進行普通的PID調(diào)節(jié)，瞬態(tài)指標達不到GJB5402-2005標準中所規(guī)定的G2標準，效果不好；本實用新型的轉(zhuǎn)速控制器增加了負載檢測回路，就是通過檢測發(fā)電機的電流來產(chǎn)生脈沖控制信號；在發(fā)電機加載時，發(fā)電機電流瞬間增加，負載檢測回路根據(jù)發(fā)電機電流的變化來產(chǎn)生一個加載脈沖，輸出驅(qū)動調(diào)速閥組瞬間增加油液流量，減緩發(fā)電機因加載導致的轉(zhuǎn)速下降趨勢；在發(fā)電機減載時，發(fā)電機電流瞬間減小，負載檢測回路根據(jù)發(fā)電機電流的變化產(chǎn)生一個減載脈沖，輸出驅(qū)動調(diào)速閥組瞬間減小油液流量，減緩發(fā)電機因減載導致的轉(zhuǎn)速上升趨勢；因發(fā)電機負載電流瞬間的變化導致發(fā)電機的轉(zhuǎn)速波動，因此發(fā)電機的負載電流變化是超前于發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化的，利用發(fā)電機電流變化的信號作為發(fā)電機輸入信號，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的前饋功能，有效提高了發(fā)電機的瞬態(tài)指標，液壓發(fā)電機整體指標達到且超過了 GJB5402-2005標準中G2標
準所規(guī)定的指標，加減載頻率瞬態(tài)曲線如圖4和圖5所示，測試結果如下表所示:
[0029]
【權利要求】
1.一種轉(zhuǎn)速控制器，其特征在于，包括PID控制回路和負載檢測回路，所述PID控制回路的一端與發(fā)電機相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負載檢測回路的一端與發(fā)電機負載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負載檢測回路檢測發(fā)電機負載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
2.如權利要求1所述的轉(zhuǎn)速控制器，其特征在于，所述負載檢測回路包括電流互感器和控制芯片，所述電流互感器檢測發(fā)電機負載的電流變化、并將所述電流變化信號發(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、并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
3.如權利要求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)速傳感器檢測發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號、并將所述發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號發(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控制回路和負載檢測回路設置在所述電路板上，所述電路板設置在所述殼體內(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載連接端子和發(fā)電機輸出端連接端子，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控制回路和負載檢測回路相連，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。
5.一種采用如權利要求1-4任一項所述的轉(zhuǎn)速控制器的液壓發(fā)電機，其特征在于，包括液壓泵、調(diào)速閥組、液壓馬達、發(fā)電機和轉(zhuǎn)速控制器，所述液壓泵通過所述調(diào)速閥組與所述液壓馬達相連，所述液壓馬達與發(fā)電機相連，所述轉(zhuǎn)速控制器包括PID控制回路和負載檢測回路，所述PID控制回路的一端與發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負載檢測回路的一端與發(fā)電機負載端相連、另一端與調(diào)速閥組相連，所述負載檢測回路檢測發(fā)電機負載端的電流變化，并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
6.如權利要求5所述的液壓發(fā)電機，其特征在于，所述負載檢測回路包括電流互感器和控制芯片，所述電流互感器檢測發(fā)電機負載的電流變化、并將所述電流變化信號發(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、并發(fā)送第一控制命令至調(diào)速閥組。
7.如權利要求5所述的液壓發(fā)電機，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)速傳感器檢測發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號、并將所述發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號發(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】H02P9/06GK203434909SQ201320410777
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權日:2013年7月11日
【發(fā)明者】王元為 申請人:天津捷強動力裝備有限公司