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      基于复合调速的势能回收系统研究  广州高空升降车出租, 广州高空升降车租赁, 广州高空升降车出租公司  基于变转速容积调速的升降车势能回收系统解决了传统升降车存在的问题：系统输入功率与负载所需功率不完全匹配问题；系统节流损失大、发热量大的问题；动臂下降势能回收及利用的问题。通过理论分析和仿真验证，可以看出提出的势能回收系统具有较好的控制性能。从前面的分析也可以看出，也存在一些问题：基于变转速容积调速的升降车势能回收系统，虽然具有较好的控制性能，但控制效果比传统升降车略差；当动臂下降时的回收功率不足以克服系统最小损耗时，如果仍采用势能回收系统时，此时系统反而处于耗能状态。当液压马达和发电机处于较低转速区域时，其控制精度较低，必然会影响动臂下降速度旳控制，此时系统不适合采用势能回收系统。针对上述不足之处，提出了一种基于节流辅助调速和变转速容积调速复合调速的势能回收方案。

    

     节流辅助调速和变转速容积调速复合调速的势能回收系统方案，主要由门架装置、升降油缸、倾斜油缸、升降油缸换向阀、倾斜油缸换向阀、升降操纵手柄、倾斜操纵手柄、溢流阀、单向阀、回油过滤器、液压油缸、液压油泉液压马达、电动机、电动机发电机、起升电位器、控制器、控制器、逆变器、接触器、铅酸蓄电池组、超级电容器组、起升开关、下降开关、倾斜开关、压力传感器及比例节流阀等组成。门架装置主要由外门架、内门架、动臂架动臂、起重链条及定滑轮组成。起升开关与升降操纵手柄相连，倾斜开关与倾斜操纵手柄相连。升降油駐的缸筒固定在外门架上，升降油缸的活塞杆安装在内门架上，动滑轮安装在内门架上，链条跨过动滑轮，一端固定在外门架上，另一端与动臂架相连。外门架通过驱动桥固定在升降车的车架上；内门架通过门架滚轮安装在外门架上，并且可以在外门架上往复运动；动臂架通过门架滚轮安装在内门架上，并且可以在内门架上往复运动。升降油缸通过一套滑轮机构驱动高空升降车的动臂（货物放在动臂上）起升和下降，倾斜油缸驱动门架（动臂安装在门架上）的前倾和后仰。动臂起升时，电动机发电机此时用作电动机和电动机驱动液压油泵液压马达此时用作液压油泵和液压油录共工作，动臂下降时电动机发电机此时用作发电机驱动液压油缸液压马达此时用作液压马达）工作动臂倾斜时，电动机驱动液压油泵工作。该工作装置系统能完成动臂起升、动臂下降、动臂前倾和动臂后仰等动作功能。  当动臂目标速度较大时，通过调节液压马达的流量和旁路比例节流阀来复合控制动臂下降速度，利用旁路节流阀排出流量，辅助液压马达加快动臂下放，解决了即使发电机的比例系数火较小和液压马达发电机等效转动惯量较大时系统的动态响应较慢的问题。当液压马达发电机在其低转速域时，采用旁路节流调速，解决动臂下降时的速度控制精度问题。当回收功率不足以克服液压马达发电机超级电容系统的最小损耗时，采用旁路节流调速，解决动臂下降时的能量消耗问题。复合调速势能回收系统工作原理动臂起升功能动臂起升功能与相同。动臂下降功能整个下放过程动臂的控制方式有以下三种： 通过比例节流阀的节流调速，当系统回收功率不足以克服液压马达发电机超级电容系统的最小损耗时，系统通过控制比例节流阀的开度来实现动臂下降速度的控制。旁路比例节流阀和液压马达进行复合调速。当动臂目标速度较大时，通过调节液压马达的流量和旁路比例节流阀来复合控制动臂速度。  通过发电机液压马达变转速容积调速实现对动臂势能的快速回收。动臂前倾功能动臂前倾功能与相同。动臂后仰功能动臂后仰功能与相同。系统建模及控制特性分析由于釆用液压马达调速和传统节流控制的数学模型在节建立， 主要针对所示的系统建立数学模型。比例节流阀的阀口流量可表示为： ——比例节流阀目标流量  ——比例节流阀流量压力系数。比例节流阀的目标流量可表示为：一发电机的目标角速度  ——发电机的实际角速度。油液的连续性方程—枕—令系统的总泄漏系数为：  ①—升降油缸的平衡方程这里直接忽略外负载和阻尼后得到：  液压马达的力矩平衡方程这里直接忽略液压马达回转的阻尼后得到：发电机的物理方程发电机物理方程。 系统的液压固有频率和阻尼比： 增加旁路比例节流阀后，系统的固有频率增大了。保证了动臂下降过程中的平稳性，加快了动臂下降的快速响应性。参数匹配设计高空升降车工作装置系统参数匹配设计的结果直接影响高空升降车的升降性能、工作效率、能量回收及应用的效果，为此需对工作装置系统关键零部件的参数进行匹配设计。

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      高空升降车通过升降油缸和滑轮机构完成动臂的升降动作，升降油缸行程与升降系统最大起升高度之间满足：式中：一  升降油缸行程——升降系统最大起升高度。升降油缸速度式两端对时间求导数，可得升降油缸速度与升降车动臂速度之间的关系 升降油缸速度——升降车动臂升降速度。由式可知，升降车最大满载下降速度与升降油缸下降速度之间满足下式：式中：——升降车最大满载下降速度。液压马达到升降油缸之间的压力损失决定，根据下式可以计算出升降油的缸底压力：式中：——液压油缸液压马达到升降油缸间的压力损失，包括换向阀压力损失和液压管路压力损失，——升降油缸的缸底压力——：液压系统最大工作压力。 高空升降车势能回收系统釆用双油缸结构两个起升油缸，按升降车满载起升工况选择升降油缸缸筒直径为： 重力加速度，——升降车升降系统机械结构的效率，——升降油缸的缸底压力。 计算可得升降油缸的初选缸筒直径为，考虑缸筒尺寸系列及密封件尺寸系列，确定筒直径最终选择。 在升降车下降过程中，液压油缸液压马达当液压马达使用，液压马达入口压力。 考虑加上的余量，液压油缸液压马达的额定压力。液压液压马达排量由图，高空升降车动臂势能回收过程中，两个升降油缸中的液压油经液压马达回油箱，液压马达的排量可由下式确定。  ——升降油缸的效率；——液压马达的容积效率， ——液压马达的工作转速。利用式可算出液压马达的排量，根据液压菜马达的排量系列，最终确定液压液压马达的排量。 在高空升降车动臂上升过程中，电动机发电机此时用作电动机和电动机共同工作；在高空升降车动臂下降过程中，只有电动机发电机此时用作发电机工作。这里按发电机工况确定电动机发电机的功率，电动机发电机的输入功率等于液压马达的输出功率，可由液压马达的入口压力、液压马达的工作转速及液压马达的总效率确定。发电机的输入功率为： 液压马达的总效率，液压马达排量，由前面分析可知——液压马达的工作转速，《。利用式可算出发电机的输入功率最终确定电动机发电机的额定功率为峰值功率。电动机发电机扭矩高空升降车满载起升时，电动机输出最大扭矩，电动机的输出扭矩为邮式中，——液压录出口压力，可由式计算；邮——液压粟的总效率，液压马达排量。利用式可算出电动机的输出扭矩，确定电动机发电机的额定扭矩。 电动机发电机与液压菜马达同步工作，  为了使电动机发电机与液压缸马达更好地匹配，选择电动机发电机的最高转速。电动机发电机的额定转速满足:  电动机发电机额定转速  ——电动机发电机额定功率：——电动机发电机额定扭矩。  可算出电动机发电机的额定转速，确定电动机发电机的额定转速为超级电容器组参数超级电容器组电压超级电容器组电压应满足交流驱动模块对直流电源电压的要求，表所示为所选交流驱动模块电压范围。表交流驱动模块电压范围交流驱动模块名义直流电源电压工作范围由表可知，超级电容组的额定工作电压。最大可选最低工作电压。本文选的型超级电容产品，电容容量，额定电压，内阻参数来自产品资料。为了达到较大的电压，采用超级电容器组串联的形式，每组串联的超级电容组的数量由下式确定：——超级电容组的额定工作电压   ——单个超级电容的额定电压。 超级电容组容量的确定方法有两种：能量约束法和功率约束法。采用能量约束法来确定超级电容的容量，否则釆用功率约束法来确定超级电容的容量。 超级电容最大充电或放电电流，由于升降车起升时的电流大于动臂下降时电机的发电电流。根据选择的参数，结合式可得：根据以上计算结果，考虑用能量约束法来确定超级电容的容量。釆用超级电容器组回收升降车下降过程中的势能，为了保证能量回收的效果，要求超级电容组可以存储的能量略大于升降车势能再生的能量。

       高空升降车满载下降所再生的能量。  ——升降车满载下降所再生的能量   ——升降车下降过程能量转化总效率，  升降车升降系统机械结构的效率， ——液压马达的总效率，——发电机效率， ——超级电容组充电效率，——液压油缸到升降油缸之间的液压阀及管路效率。忽略内阻的影响，超级电容组储存的能量可表示为：  超级电容组储存的能量  ——超级电容组的电容容量   ——超级电容组的额定工作电压——   超级电容组的最低工作电压。考虑到特殊工况超级电容组能储存两次满载下降所再生的能量， 电容容量为的超级电容串联组成超级电容组，则超级电容组的额定电容容量，——超级电容组的额定电容容量——单个超级电容容量——超级电容组的数量， 电容容量的超级电容串联成超级电容组，其电容容量，确定超级电容组的电容容量。 铅酸蓄电池组电压应满足交流驱动模块对直流电源电压的要求，选择铅酸蓄电池组的额定电压。

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