基于原动机工作点调节的复合缸液压举升系统能量管理策略研究

发布时间：2021-01-30 18:53

　　液压举升系统在工程中应用广泛,如液压挖掘机的机械臂驱动系统以及液压抽油机的抽油系统等。液压举升系统长期工作于周期性大负载工况,其消耗的能量占据了整机能耗的绝大部分。而传统液压举升系统能量回收效率较低,且负载波动剧烈,使得原动机工作点难以保持在高效区,导致工作过程中能量损耗较大,增加了运行成本。因此,采用高效能量回收系统回收液压举升系统制动动能和重力势能,开发液压举升系统能量管理策略以改善原动机工作点成为节能降耗的有效措施。现有液压举升系统大多已具备能量回收能力,起到了一定的节能降耗效果,但仍有改善的空间。本文以液压举升系统为研究对象,围绕系统的结构、特性及能量管理策略开展了研究工作。论文探讨了以复合缸作为执行器的液压举升系统原理,建立了液压举升系统的数学模型,分析了系统的动态特性及能量回收效率,并以此为依据提出了参数匹配方法。以液压挖掘机和液压抽油机为案例,分析了其液压举升系统负载特性,研究了原动机负载预测方法。在负载预测的基础上,分析了瞬时优化能量管理策略、动态规划能量管理策略以及基于遗传算法优化的模糊控制能量管理策略,通过调节原动机工作点提高液压举升系统效率。利用仿真分析和实验验证... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－２闭式泵控液压绞车式抽油机举升系统??

电能或液压能的形式回收能量。如芬兰坦佩雷理工大学的Ｓｅｐｐｏ?Ｔｉｋｋａｎｅｎ等［４３】提出的一??种双泵液压举升系统，可以减小系统对泵功率和转矩的需求从而减小电机尺寸以增加功率??密度，该系统适用于液压缸有杆腔负载较小的工况。系统原理如图１－６所示，由液压缸６??的负载方向和活塞杆运动方向确定两个泵／马达３．１和３．２分别工作于泵工况或马达工况，??从而确定蓄能器１充放液状态和电池充放电状态。通过仿真分析可知，在选取的工作循环??中，当蓄能器压力为ＩＭＰａ时，电机最大功率为１５ｋＷ；当蓄能器压力为［４ＭＰａ时，电机??最大功率为ｌｌｋＷ；当蓄能器压力为２６ＭＰａ时，电机最大功率为１４ｋＷ。通过合理选择液??压系统的压力等参数，可以将电机额定功率减小２６．７％，从而减小系统体积，提高功率密??度和能量利用率。该结构的不足之处在于，特定工况下蓄能器和电池能量相互转化，增加??了能量损失。江苏大学的ＨａｎＢｉｎｇ等也提出了一种双泵油液混合动力传动系统，如图??１－７所示。该系统可灵活调节液压系统流量以满足不同工况下的流量需求。通过仿真可知

电能或液压能的形式回收能量。如芬兰坦佩雷理工大学的Ｓｅｐｐｏ?Ｔｉｋｋａｎｅｎ等［４３】提出的一??种双泵液压举升系统，可以减小系统对泵功率和转矩的需求从而减小电机尺寸以增加功率??密度，该系统适用于液压缸有杆腔负载较小的工况。系统原理如图１－６所示，由液压缸６??的负载方向和活塞杆运动方向确定两个泵／马达３．１和３．２分别工作于泵工况或马达工况，??从而确定蓄能器１充放液状态和电池充放电状态。通过仿真分析可知，在选取的工作循环??中，当蓄能器压力为ＩＭＰａ时，电机最大功率为１５ｋＷ；当蓄能器压力为［４ＭＰａ时，电机??最大功率为ｌｌｋＷ；当蓄能器压力为２６ＭＰａ时，电机最大功率为１４ｋＷ。通过合理选择液??压系统的压力等参数，可以将电机额定功率减小２６．７％，从而减小系统体积，提高功率密??度和能量利用率。该结构的不足之处在于，特定工况下蓄能器和电池能量相互转化，增加??了能量损失。江苏大学的ＨａｎＢｉｎｇ等也提出了一种双泵油液混合动力传动系统，如图??１－７所示。该系统可灵活调节液压系统流量以满足不同工况下的流量需求。通过仿真可知


本文编号：3009411