变频驱动液压定量泵输出特性实验研究

　　1 引言

　　在液压控制系统中，采用节流控制时系统的功率一般不宜超过5 kW，更大的功率场合，以采用容积控制方式为好，于是，各种变量泵、变量机构及控制策略便应运而生。然而，传统的液压泵变量方式普遍存在结构复杂、可靠性差和不利于实现微机自动控制等不足。因此，寻求一种结构简单、满足复杂工况的新型液压容积控制方法无疑是液压控制技术研究的方向之一。

　　随着电力、电子技术的迅速发展及新型传感器的大量出现，液压工业和电子技术结合也日益紧密，交流变频技术的出现和成熟为我们提供了一种调节液压定量泵输出流量的新思路。

　　2 变频驱动液压定量泵的工作原理及结构

　　变频驱动液压定量泵的结构示意图如图1所示。图1a为开环变频驱动液压定量泵．主要由双向定量泵4、普通交流电动机2、变频器1和控制器3等几部分组成，当三相电源接人变频器l的输入侧后，经过变频器的控制，变频器将380V／50Hz的交流电源变换成电压频率可控的正弦电压，控制交流电动机(即双向定量泵)的转速按设定的规律运转。当控制器的输入Qv (设定程序)发生变化或压力检测信号发生变化时，控制器按一定的运算法则输出指令信号，控制变频器输出电压、频率，也就控制了双向定量泵的转速n。。根据液压定量泵的理论流量公式(Qp=Dp·n)，液压定量泵的输出流量与转速成正比，即与控制器的输入设定值Qv成正比。

　　图1b为闭环变频驱动液压定量泵，它是在开环变频驱动液压定量泵(图la)的基础上增加了转速反馈环节构成的。在图1b中，由测速发电机(或光电编码器)检测电动机的转速信号，该信号与给定信号比较后的偏差信号控制变频器的输出，使电动机的输出转速始终与给定转速一致，即双向变量泵的输出转速恒定，双向定量泵输出的流量保持稳定。由此可见，转速反馈环节使液压定量泵具有稳流量特性，其输出流量基本与负载无关，且正比于系统的给定信号。开环变频驱动液压定量泵的输出流量虽然也正比于系统的给定信号，但负载变化引起的电动机转速下降无法得到补偿，不能保证流量的稳定性。

　　a)开环变频驱动液压定量泵 b)闭环变频驱动液压定量泵

　　图1变频驱动液压定量泵

　　3 实验装置

　　带变频器的液压定量泵控制系统的实验是在浙江大学流体传动与控制国家重点实验室“负载敏感实验装置测试系统(LSTS)”上进行的。该实验示意图如图2所示，主要由变频液压泵源、控制器、流量调节阀、执行器及加载系统等五部分组成。