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液压机直驱式电液伺服系统国内研究现状

作者: 来源: 日期:2019/4/4 16:57:25 人气:0

我们国家对液压机直驱式电液伺服系统的研究起步较晚,国内做这方面研究比较多的是广东工业大学、浙江 大学、西安交通大学和哈尔滨工业大学等单位。广东工业大学的研究主要集中在理 论上,他们曾对这一新的容积调速回路(通过交流变频调速改变电机的转速来调节 液压泵的输出流量,控制液压执行元件的运动速度)与传统容积调速回路进行了比较 分析,结论是交流变频容积调速回路与传统容积调速回路具有完全相同的输出特性。 在调速范围上,新的调速回路远远超过传统的容积调速回路的输出范围,在调速精 度和效率上,新的调速回路也要比传统的容积调速回路好[2°\他们在另一篇相关文 章中对把变频调速技术应用于液压系统,给液压系统带来时好处和问题做了研究, 结论是带來节能、大范围连续调速及提高系统可靠性等好处,也带来一些问题如低 速稳定性、响应快速性较差等。他们认为采用交流变频调速控制液压系统在低速时 往往不稳定的原因:一方面是由于泵转速过低时,自吸能力降低引起吸油不充分而形 成气蚀,从而引起噪声和流量脉动,影响速度稳定;另一方面是由于变频器产生的低 次谐波电流与基波磁场的相互作用,产生脉动转矩,使电机转动角速度发生波动, 这种现象在低频时尤其重要。而响应快速性,是由于变频器有限的过载能力造成的, 即电机不能过快的加减速,否则保护功能会动作[13]。

浙江大学对VVVF技术(Variable Voltage Variable Frequency)在液压调速系统中 的应用做了研究。VVVF技术也即变压变频技术,它是随着微电子技术及功率电子 器件的发展越来越受到人们的重视。将VVVF技术应用于液压系统,实现对执行元件 的调速,这种调速方法和传统的变排量调速方法截然不同,它是靠改变电机的电源 频率和电压来调节电机的转速,从而达到调节执行元件的速度目的121]。同时浙江大 学流体传动及控制国家重点实验室建立了变频液压系统试验台,提出了几种典型的 VVVF液压系统,包括驱动直线水平负载(己用于注塑机等设备中),驱动垂直运动负 载的开式系统回路(用于液压电梯)以及由变频器、经异步电动机驱动双向液压泵的 闭式系统回路(可用于驱动大型机床的主轴或回转工作台)。同时建立了变频回转液 压装置的数学模型,利用Simulink做了动态特性仿真,讨论了主要参数改变对仿真 曲线的影响,结论是:减小转动惯量有利于启动;弹性模量减小使启动平稳,但使动态 响应变慢;阻尼变化对转速没有影响,但对系统压力有影响。浙江大学已将这种新的 调速方式用于液压电梯的研究中,对回路内泄漏的补偿、低频力矩及电磁屏蔽等问 题进行了分析122’23’24]。

西安交通大学对交流变频容积调速回路的特性和速度控制进行了研究,其研究 对象是定量泵一定量马达系统,采用了模糊控制策略,基本消除外负载变化对速度 的影响,速度跟踪时间滞后大约1秒,提高了稳定性和回路刚度[25]。

哈尔滨工业大学流体传动与控制实验室对直驱式电液伺服系统的研究已有3 年,建立了控制船舶舵机的试验台。并与宁波市科委和宁波意宁液压有限公司进行 合作,对动力机构的理论分析和试验研究取得了实质性的进展[27


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