轮胎式起重机混合动力系统主电路的研究与设计

发布时间：2020-04-21 07:19

【摘要】： 节能与环保既是我国走可持续发展道路的要求,也是工程机械的发展方向。随着能源短缺和环境问题的日益突出,它也逐渐成为了当今科技发展的热点。 作为典型的港口起重机械,轮胎式起重机在工作过程中搬运的货物负载质量大,起升高度高,而且要进行频繁的起升和下放操作。传统的轮胎式起重机在货物下放过程中,负载的重力势能无法进行回收,而是由系统的制动电阻消耗掉。如果能够回收起重设备因势能变化形成的再生能量,充分利用回收的再生能量作为动力补给,回收空间巨大。也就是说,轮胎式起重机巨大的能耗带来了良好的节能潜力。 轮胎式起重机混合动力系统利用储能器件回收重物负载下降过程中释放的能量,在启动或者提升大负载的情况下储能器件提供辅助能量,这样大大提高了系统的性能。根据起重机系统的工作特点,利用能够快速进行充放电且具有大容量的超级电容作为储能单元,可以很好的克服传统蓄电池充放电速度慢、寿命低和传统电容容量小的缺点,同时也可以能够满足混合动力轮胎式起重机系统的需要。 本文设计的混合动力系统的组成应包括直流发电机组、超级电容、能耗电阻、滤波电容和工作电机,它们之间以相应的电力电子电路连接起来。根据整个系统的控制要求,设计出了用于电机调速的势能回馈型串励电机斩波电路。它是在常用的H桥斩波电路基础上设计出的适用于三个象限的直流串励电机斩波电路。系统主电路的另一个关键部分是用于控制超级电容充放电的双向DC-DC变换器。本文采用的是直接连接型直流斩波电路,并对三重DC-DC变换器的工作进行了分析。在此基础上,本文还根据电力电子器件的有关特点配置了相应的缓冲电路,并对系统的控制策略进行了讨论,从而完成了整个轮胎式起重机混合动力系统主电路的设计。 轮胎式起重机混合动力系统的实验分为两个部分。首先,根据实验中的电压电流波形分析了主电路工作过程中各个环节的动态过程,验证了所设计电路的安全可靠性;其次,利用实验的数据分析了系统工作过程中的能量流向,完善了控制策略,并最终得到了能反映系统节能效果的节能比。
【图文】：

换向器图4一1有刷直流电机原理图图4一1为一个简单的有刷直流电机工作原理示意图，N、S是一对固定的磁极，两磁极间有一个线圈(电枢)，线圈中的电流如图所示。根据皮一萨电磁力定律可知，线圈的a边受到一个向下的电磁力，b边受到一个向上的电磁力，，这对电磁力形成了作用于电枢的一个电磁力矩，从而使得电机旋转起来。为了能使

武汉理工大学硕士学位论文成线性关系，如图4一3(a)所示。3)根据式(4一n)绘制出电机转速与转矩的关系如图4一3(b)所示。据此，当电机负载为零时转速将达到无限大，故必须对电机转速进行限制，以避免潜在的危险。(a)伪)图4一3串励直流电机特性图 4.1.2串励直流电机的调速由图4一2分析可得电机的电枢平衡方程:u。一:，·、艺*+L，令(4一12)其中，ce咖为电枢的感应电势。纵为串励绕组电感量。在稳态情况下有:些一。dt(4一13)则可得到电机转速公式:。_生兰卫丝ce必(4一14)可见，直流串励电机的调速方案主要有下列三种:‘)改变电枢回路中的总电阻艺R。从上公式可以看出，在电压为一定值时，电阻就越大，电机的转速就越小，这样
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH213.6

【引证文献】

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1 王军;基于ARM的多路智能温度控制器的设计与研究[D];江南大学;2011年

2 王丽;交流变频起重机混合动力系统仿真研究[D];武汉理工大学;2010年

3 熊伟;混合动力起重机系统控制算法研究[D];武汉理工大学;2010年

4 刘佳;轮胎起重机励磁控制系统的设计[D];武汉理工大学;2012年

5 辛聪;起重机混合动力系统控制策略优化研究[D];武汉理工大学;2012年

本文编号：2635516