变频调速功率适应型液压系统的研究

　　1 引言

　　节能一直是液压技术的主要研究方向之一。节能型液压回路包括压力适应型回路、流量适应型回路和功率适应型回路，其中功率适应型液压回路采用流量控制阀与变量泵组成，应用容积调速的方式，使液压泵输出的压力和流量与负载所需的压力和流量相适应，达到液压泵的输出功率与负载功率的匹配，减少能量损失，提高系统的节能效果。这种功率适应回路中变量泵的结构复杂，泵的调节机构要依靠控制油进行变量调节，因此调节精度和反应速度都受到调节机构性能的影响。本文将液压技术与变频技术结合，构成一种结构简单的功率适应型液压回路，利用变频控制技术，控制电机的转速，使定量泵实现变量泵的功能，达到功率匹配与节能的目的。

　　2 功率适应型液压系统的变频控制

　　2．1 功率适应型液压系统功率匹配控制原理

　　功率适应型液压系统原理图如图1所示，该系统主要由液压泵、液压控制元件、执行元件、信号检测元件和泵的变量机构组成。功率适应型回路属闭环控制，在工作过程中可适时检测负载流量和负载压力，并将检测的信号反馈给液压泵的变量调节机构，通过泵的变量调节机构的动作，控制、调节泵的输出压力与流量并使之与负载压力和负载所需流量相适应，实现液压泵的输出功率与负载功率的匹配。

　　图1 功率适应型液压系统原理框图

　　2．2 功率适应型液压回路的变频控制

　　2．2．1 变频调速功率适应型液压回路控制原理

　　变频调速功率适应型液压系统由液压系统和电控系统两部分组成，如图2所示。

　　图2 变频调速功率适应型液压回路控制原理图

　　液压系统主要由液压执行元件、液压泵和流量检测元件组成。一般可采用固定节流口作为流量检测元件，液压执行元件所需流量由流量检测元件检测。流量检测元件的压力流量方程为：

　　液压泵的流量方程为：

　　qp=nVη (2)

　　电机转速为：

　　n=60f／z (3)

　　式中KL — 节流系数

　　A— 节流口过流面积

　　△p— 节流口前后压差

　　m— 由节流口形状和结构决定的指数

　　n— 电动机转速

　　V—液压泵的排量，定量泵中为定值

　　η— 容积效率

　　qp—— 液压泵的输出流量

　　f— 电源频率

　　z— 磁极对数

　　由式(1)、(2)、(3)，节流口压差△p可表示为：