專利名稱：改善電動機啟停性能控制回路及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與電動機啟?？刂朴嘘P(guān)，尤其是一種電動機變頻技術(shù)中對電機啟動和制動過程進行改善的控制技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
電動機是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的動力源，為了節(jié)能減排，這一技術(shù)的發(fā)展方向是采用變頻技術(shù)改變電動機的轉(zhuǎn)速，使電動機輸出的功率與負載需求相一致，到目前雖然發(fā)展了多種控制電動機供電頻率的方法，但是受轉(zhuǎn)動慣量和電動機啟動扭矩的限制，變頻控制異步電動機的響應(yīng)速度一直很慢，制約其在許多場合的應(yīng)用。另一方面，受負載方向的影響，電動機常常要工作在發(fā)電機狀態(tài)，即要求電動機具有四象限工作的能力，如果采用現(xiàn)有通過逆變器向電網(wǎng)回饋所發(fā)出電能的技術(shù)，一方面技術(shù)復(fù)雜、費用高，另一方面也會對電網(wǎng)運行狀態(tài)產(chǎn)生不利影響，在實際使用中常常是采用設(shè)置制動電阻的方式，將這些多余的能量轉(zhuǎn)化為熱量消耗掉。在電動機的減速制動過程中，為了縮短制動時間，也常常需要設(shè)置制動電阻，這些均會造成較大的能耗并引起電機發(fā)熱。為此，本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)進行改進，提出一種用于電動機和液壓控制系統(tǒng)相結(jié)合的電動機啟停性能控制回路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改善電動機啟停性能控制回路及控制方法，用于進一步縮短電動機在啟停過程中的時間，以節(jié)約能源，降低損耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)措施是一種改善電動機啟停性能控制回路及控制方法。本發(fā)明所述的一種用于改善電動機啟停性能控制回路及控制方法，包括主電動機，變頻器，轉(zhuǎn)速傳感器，第一聯(lián)軸器，減速器，液壓泵/馬達，第二聯(lián)軸器，工作機構(gòu)， 控制器及相應(yīng)于液壓泵/馬達的液壓控制回；變頻器的輸出信號經(jīng)導(dǎo)線與主電動機連接， 主電動機通過第一聯(lián)軸器與減速器連接，減速器與工作機構(gòu)連接，主電動機通過第二聯(lián)軸器與液壓泵/馬達連接，轉(zhuǎn)速傳感器測量主電動機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號η經(jīng)導(dǎo)線輸入到變頻器和控制器，指令信號經(jīng)導(dǎo)線輸入控制器，壓力傳感器的輸出信號Λ經(jīng)過導(dǎo)線輸入到控制器，控制器的輸出端經(jīng)過導(dǎo)線分別與三位四通電控換向閥的控制端、變頻器的輸入端及補油泵電機的控制端連接，液壓控制回路控制液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)動方向和輸出扭矩；
所述液壓控制回路是小流量滑閥組成的液壓控制系統(tǒng)I，或是大流量插裝閥組成的液壓控制系統(tǒng)II ；
所述小流量滑閥組成的液壓控制系統(tǒng)I，包括三位四通電控換向閥，單向閥，補油泵， 油箱，第三聯(lián)軸器，補油泵電動機，壓力傳感器，蓄能器；補油泵旋轉(zhuǎn)軸通過第三聯(lián)軸器與補油泵電動機的輸出軸連接，補油泵出油口通過管路與單向閥進油口連通，單向閥的出油口通過管路與三位四通電控換向閥的壓力油口八蓄能器的進油口及壓力傳感器的進油口連通，三位四通電控換向閥的回油口 Γ通過管路與油箱連通，三位四通電控換向閥的第一出油口 I第二出油口 i 通過管路分別與液壓泵/馬達的第一油口 /V第二油口 P私連通，三位四通電控換向閥在斷電狀態(tài)下，即在中位時其第一出油口丄第二出油口召、回油口 Γ同時與油箱連通；
所述三位四通電控換向閥可以是直動式的電磁換向閥，也可以是先導(dǎo)型的電液換向
閥；
所述大流量插裝閥組成的液壓控制系統(tǒng)II，包括單向閥，補油泵油箱，第三聯(lián)軸器，補油泵電動機，壓力傳感器，蓄能器組，第一插裝閥，第二插裝閥，第三插裝閥，第四插裝閥，第一兩位四通電磁換向閥，第二兩位四電通磁換向閥，第三兩位四通電磁換向閥，第四兩位四通電磁換向閥；補油泵旋轉(zhuǎn)軸通過第三聯(lián)軸器與補油泵電動機的輸出軸連接，補油泵的出油口通過管路與單向閥的進油口連通，單向閥的出油口通過管路與第二插裝閥的第一油口為、第三插裝閥的第一油口 4、蓄能器組的進油口及壓力傳感器的進油口連通，第二插裝閥的第二油口 B2通過管路與第一插裝閥的第一油口 A及液壓泵/馬達的第一油口 Pk連通， 第三插裝閥的第二油口 Bz通過管路與第四插裝閥的第一油口 4及液壓泵/馬達的第二油口 A連通，第一插裝閥的第二油口 Bx及第四插裝閥的第二油口 Bi通過管路與油箱連通，第一插裝閥的控制油口 &、第二插裝閥的控制油口 &、第三插裝閥的控制油口 &、第四插裝閥的控制油口 A通過管路分別與第一兩位四通電磁換向閥的壓力油口 Λ、第二兩位四通電磁換向閥的壓力油口 Λ、第三兩位四通電磁換向閥的壓力油口 Λ、第四兩位四通電磁換向閥的壓力油口 Λ連通，第一兩位四通電磁換向閥的第一出油口 C1通過管路與液壓泵/馬達的第一油口Λ連通，第四兩位四通電磁換向閥的第一出油口 G通過管路與液壓泵/馬達的第二油口 A連通，第二兩位四通電磁換向閥的第一出油口 C2和第三兩位四通電磁換向閥的第一出油口 C3通過管路與單向閥的出油口連通，第一兩位四通電磁換向閥的第二出油口 Α、 第二兩位四通電磁換向閥的第二出油口込、第三兩位四通電磁換向閥的第二出油口久、第四兩位四通電磁換向閥的第二出油口込通過管路與油箱連通； 所述補油泵可以是電動機驅(qū)動，或是手動補油泵； 所述補油泵電動機是普通電動機、伺服電動機和變頻電動機中的一種； 所述蓄能器是一個蓄能器，或是兩個以上蓄能器構(gòu)成的蓄能器組； 所述主電動機是直流電動機、交流電動機、異步電動機、同步電動機、開關(guān)磁阻電動機和交直流伺服電動機中的一種；
所述主電動機是單輸出軸，或是雙輸出軸；
所述液壓泵/馬達是定量液壓泵/馬達，或是電子控制的變排量比例液壓泵/馬達； 所述電子控制的變排量比例液壓泵/馬達是變量機構(gòu)單方向擺動的變量液壓泵/馬達，也可以是變量機構(gòu)雙方向擺動的變量液壓泵/馬達；
所述液壓泵/馬達是一個液壓泵/馬達，或是兩個以上組成的液壓泵/馬達組；所述工作機構(gòu)是通過減速器驅(qū)動，也可以不經(jīng)過減速器驅(qū)動。 本發(fā)明所述的一種用于改善電動機啟停性能控制回路的控制方法，該方法是在主電動機啟動前，通過控制器給出控制指令啟動補油泵電動機，補油泵電動機驅(qū)動補油泵給蓄能器充液，使蓄能器的充液壓力達到設(shè)計好的預(yù)定值；當要啟動主電動機時，通過控制器給出控制主電動機啟動的信號到變頻器，變頻器控制主電動機啟動，同時控制器給出控制信號到三位四通電控換向閥，控制三位四通電控換向閥換向，使蓄能器與液壓泵/馬達的油口 Λ連通，液壓泵/馬達此時作為液壓馬達工作，驅(qū)動的負載就是主電動機，將蓄能器中的油液經(jīng)過油口 A排入油箱，蓄能器釋放能量，輔助主電動機啟動，這時主電動機和液壓泵 /馬達的轉(zhuǎn)矩方向一致，共同驅(qū)動減速器，減速器驅(qū)動工作機構(gòu)從靜止加速運行。通過轉(zhuǎn)速傳感器檢測主電動機轉(zhuǎn)速，當檢測到主電動機的轉(zhuǎn)速達到變頻器的設(shè)置值并穩(wěn)定后，通過控制器給出控制信號控制三位四通電控換向閥回到中位，這種工況，液壓泵/馬達的第一油口Λ和第二油口 A連通，同時通過三位四通電控換向閥的回油口 T與油箱連通，這樣就不對主電動機的運行產(chǎn)生影響。當工作機構(gòu)制動時，控制器給出使主電動機制動的信號到變頻器，變頻器控制主電動機減速，控制器同時給出控制信號到三位四通電控換向閥，控制三位四通電控換向閥換向，使蓄能器與]液壓泵/馬達的第二油口P名連通，液壓泵/馬達的第一油口Pk與油箱連通，液壓泵/馬達此時作為液壓泵工作，將油箱中的油液泵入到蓄能器，此時蓄能器是主電動機的負載，液壓泵/馬達的扭矩輔助主電動機制動。由于蓄能器存在能量損失，主電動機制動過程補充的能量總是少于電動機加速過程消耗的能量，所以在主電動機制動過程中，通過補油泵向蓄能器中補充油液，進一步輔助主電動機按照希望的制動曲線制動，同時為主電動機的再一次啟動做好準備。本發(fā)明所提供的一種用于電動機啟停性能控制回路及其控制方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，改善了電動機變頻控制啟動和制動過程響應(yīng)慢的問題，省掉了制動電阻，直接回收利用電動機減速制動的動能，使異步電動機具有四象限工作的能力，回收外負載提供的勢能，改善大功率電動機頻繁啟停對電網(wǎng)的干擾，也減小了電動機的發(fā)熱，進一步提高了電動機的使用壽命，降低了電動機的裝機功率，對要求峰值功率大而工作過程功率小的系統(tǒng)，效果特別顯著，通過控制電動機啟動和停止的時間，減小電動機的啟動扭矩，使恒壓系統(tǒng)可以頻繁啟停，不需要經(jīng)過復(fù)雜的逆變單元向電網(wǎng)饋電，即能存儲并利用電動機處于發(fā)電工況所產(chǎn)生的電能，同時提高電動機的啟動加速性能，降低啟動電流、縮短電機制動時間。


圖1是本發(fā)明采用小排量泵/馬達改善電動機啟停性能控制回路及其控制方法的原理示意圖2是本發(fā)明中主電動機采用單伸出軸改善電動機啟停性能控制回路及其控制方法的原理示意圖3是本發(fā)明采用大排量液壓泵/馬達改善電動機啟停性能控制回路及其控制方法的原理示意圖。圖中1 主電動機；2 變頻器；3 轉(zhuǎn)速傳感器；4 第一聯(lián)軸器；5 減速器；6 液壓泵/馬達；7 第二聯(lián)軸器；8 工作機構(gòu)；9 三位四通電控換向閥；10 單向閥；11 補油泵； 12 油箱；13 第三聯(lián)軸器；14 補油泵電動機；15 壓力傳感器；16 蓄能器；17 第三兩位四通電磁換向閥；18 第四兩位四通電磁換向閥；19 第四插裝閥；20 第三插裝閥；21 第二插裝閥；22 第一插裝閥；23 ；第一兩位四通電磁換向閥；24 第二兩位四通電磁換向閥； 25 蓄能器組；26 手動補油泵；27、控制器；28 兩位四通電磁換向閥控制端；29 液壓控制回路；30 鋼坯修磨機的修磨臺車；31 驅(qū)動鋼絲繩；32 滾筒；η:主電動機[1]的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速傳感器3的輸出信號)；Λ 蓄能器[16]的壓力(壓力傳感器[15]的輸出信號)Λ 液壓泵/馬達W]的第一油口 Λ 液壓泵/馬達W]的第二油口 ； J 三位四通電控換向閥[9]的第一出油口 ；召三位四通電控換向閥[9]的第二出油口 ；P 三位四通電控換向閥[9]的壓力油口 ；Γ 三位四通電控換向閥[9]的回油口 -J1 第一插裝閥[22]的第一油口 ·Λ 第二插裝閥[21]的第一油口武第三插裝閥[20]的第一油口 ；A 第四插裝閥[19]的第一油口諷第一插裝閥[22]的第二油口武第二插裝閥 [21]的第二油口武第三插裝閥[20]的第二油口武第四插裝閥[19]的第二油口此 第一插裝閥[22]的控制油口 -,K2 第二插裝閥[21]的控制油口 -’K )第三插裝閥[20]的控制油口 -A 第四插裝閥[19]的控制油口 ；Λ 第一兩位四通電磁換向閥[23]的壓力油口 ； Λ 第二兩位四通電磁換向閥[24]的壓力油口 ；Λ 第三兩位四通電磁換向閥[17]的壓力油口 ；Λ 第四兩位四通電磁換向閥[18]的壓力油口 ；C1 第一兩位四通電磁換向閥[23]的第一出油口而第二兩位四通電磁換向閥[24]的第一出油口而第三兩位四通電磁換向閥[17]的第一出油口而第四兩位四通電磁換向閥[18]的第一出油口 ；A 第一兩位四通電磁換向閥[23]的第二出油口 -JJ2 第二兩位四通電磁換向閥[24]的第二出油口隊第三兩位四通電磁換向閥[17]的第二出油口 φ,第四兩位四通電磁換向閥[18]的第二出油
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作出進一步的詳細說明具體實施方式
1
本發(fā)明所述的一種用于加速主電動機1啟停性能控制回路，主電動機1驅(qū)動鋼坯修磨機的修磨臺車30，同時連接一個液壓系統(tǒng)，而這個液壓系統(tǒng)驅(qū)動的負載就是這個主電動機 1。主電動機1啟動時蓄能器16釋放能量，輔助主電動機1啟動，以降低主電動機1啟動的電功率，減少對電網(wǎng)的沖擊，主電動機1停止時，蓄能器16吸收主電動機1制動能量以輔助主電動機1停止，小流量補油泵11只是用來補充泄漏和蓄能器16的能量損失。參附圖1，系統(tǒng)的工作過程是，在主電動機1啟動前，通過控制器27給出控制指令啟動補油泵電動機14，補油泵電動機14驅(qū)動補油泵11給蓄能器16充液，使蓄能器16的充液壓力達到設(shè)計好的預(yù)定值；當要啟動主電動機1時，通過控制器27給出控制主電動機 1啟動的信號到變頻器2，變頻器2控制主電動機1啟動，同時控制器27給出控制信號到三位四通電控換向閥9，控制三位四通電控換向閥9換向，使蓄能器16與液壓泵/馬達6的油口 Λ連通，液壓泵/馬達6此時作為液壓馬達工作，驅(qū)動的負載就是主電動機1，將蓄能器 16中的油液經(jīng)過油口/^b排入油箱12，蓄能器16釋放能量，輔助主電動機1啟動，這時主電動機1和液壓泵/馬達6的轉(zhuǎn)矩方向一致，共同驅(qū)動減速器5，減速器5再通過滾筒32驅(qū)動鋼絲繩31，帶動鋼坯修磨機的修磨臺車30從靜止加速運行。通過轉(zhuǎn)速傳感器3檢測主電動機1轉(zhuǎn)速，當檢測到主電動機1的轉(zhuǎn)速達到變頻器2 的設(shè)置值并穩(wěn)定后，通過控制器27給出控制信號控制三位四通電控換向閥9回到中位，這種工況，液壓泵/馬達6的油口 &和&連通，同時通過三位四通電控換向閥9的油口 T與油箱12連通，這樣就不對主電動機1的運行產(chǎn)生影響，鋼坯修磨機的修磨臺車30在主電動機1的控制下按設(shè)定的速度平穩(wěn)運行。
當鋼坯修磨機的修磨臺車30運行到預(yù)定的位置，控制器27給出使主電動機1制動的信號到變頻器2，變頻器2控制主電動機1減速，但是由于鋼坯修磨機的修磨臺車30的慣性很大，雖然主電動機1的電流在減小，但普通的異步電動機沒有足夠的制動扭矩，主電動機1就會在修磨臺車慣性的作用下處于發(fā)電狀態(tài)，如果沒有外部制動力矩，鋼坯修磨機的修磨臺車30就要運行很長的距離才會停下來；為了能使鋼坯修磨機的修磨臺車30停在預(yù)定的位置，控制器27同時給出控制信號到三位四通電控換向閥9，控制三位四通電控換向閥9換向，使蓄能器16與液壓泵/馬達6的油口 P名連通，液壓泵/馬達6的油口 Pk與油箱12連通，液壓泵/馬達6此時作為液壓泵工作，將油箱中的油液泵入到蓄能器16，此時蓄能器16是主電動機1的負載，液壓泵/馬達6的扭矩輔助主電動機1制動，使臺車停在預(yù)定的位置。由于蓄能器16存在能量損失，主電動機1制動過程補充的能量總是少于電機加速過程消耗的能量，所以當主電動機1制動過程中，通過補油泵11向蓄能器16中補充油液， 進一步輔助主電動機1按照希望的制動曲線制動，同時為主電動機1的再一次啟動做好準備。如附圖1，實施本發(fā)明所述的一種用于電動機啟停性能控制回路，包括電動機1， 變頻器2，轉(zhuǎn)速傳感器3，第一聯(lián)軸器4，減速器5，液壓泵/馬達6，第二聯(lián)軸器7，工作機構(gòu) 8，及相應(yīng)于液壓泵/馬達6的液壓控制系統(tǒng)四，本實施例中工作機構(gòu)包括有鋼坯修磨機的修磨臺車30，驅(qū)動鋼絲繩31，滾筒32 ；變頻器2的輸出信號經(jīng)導(dǎo)線與主電動機1連接，主電動機1通過第一聯(lián)軸器4與減速器5連接，減速器5與工作機構(gòu)8連接，主電動機1通過第二聯(lián)軸器7與液壓泵/馬達6連接，轉(zhuǎn)速傳感器3測量主電動機1的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速傳感器3的輸出信號η經(jīng)導(dǎo)線輸入到變頻器2和控制器27，指令信號經(jīng)導(dǎo)線輸入控制器27，壓力傳感器15的輸出信號Λ經(jīng)過導(dǎo)線輸入到控制器27，控制器27的輸出端經(jīng)過導(dǎo)線分別與三位四通電控換向閥9的控制端、變頻器2的輸入端及補油泵電機14的控制端連接，液壓控制回路四控制液壓泵/馬達6的轉(zhuǎn)動方向和輸出扭矩。液壓泵/馬達6相應(yīng)的液壓控制回路四是小流量滑閥組成的液壓控制系統(tǒng)I，如附圖1所示，包括三位四通電控換向閥9，單向閥10，補油泵11，油箱12，第三聯(lián)軸器13，補油泵電動機14，壓力傳感器15，蓄能器16 ；補油泵11旋轉(zhuǎn)軸通過第三聯(lián)軸器13與補油泵電動機14的輸出軸連接，補油泵11出油口通過管路與單向閥10進油口連通，單向閥10的出油口通過管路與三位四通電控換向閥9的壓力油口八蓄能器16的進油口及壓力傳感器 15的進油口連通，三位四通電控換向閥9的回油口 Γ通過管路與油箱12連通，三位四通電控換向閥9的第一出油口 I第二出油口 i 通過管路分別與液壓泵/馬達6的第一油口 /V 第二油口 A連通，三位四通電控換向閥9在斷電狀態(tài)下，即在中位時其第一出油口 I第二出油口召、回油口 r同時與油箱12連通。具體實施中液壓控制系統(tǒng)主要元件參數(shù)如下
液壓泵/馬達6的排量是55ml/r，補油泵11的排量10ml/r，補油泵電機14功率5. 5 kw，三位四通電控換向閥9通徑為6 mm，蓄能器16的容積40L，充氣壓力10 Mpa0具體實施方式
2
如附圖2所示，實施本發(fā)明所述的一種用于提高電動機啟停性能的控制回路及控制方法的另一種形式，這種形式的控制回路與具體實施方式
1的控制回路區(qū)別在于主電動機1只有一個伸出軸，主電動機1通過第一聯(lián)軸器4與減速器5連接，減速器5與工作機構(gòu)8連接，同時減速器5通過第二聯(lián)軸器7與液壓泵/馬達6連接，另外，液壓泵/馬達6的液壓控制回路四中使用的補油泵為手動補油泵26。
具體實施方式
3
如附圖3所示，實施本發(fā)明所述的一種用于提高電動機啟停性能的控制回路的第三種形式，包括主電動機1，變頻器2，轉(zhuǎn)速傳感器3，第一聯(lián)軸器4，減速器5，液壓泵/馬達6，第二聯(lián)軸器7，工作機構(gòu)8，控制器27及相應(yīng)于液壓泵/馬達6的液壓控制回四；變頻器2的輸出信號經(jīng)導(dǎo)線與主電動機1連接，主電動機1通過第一聯(lián)軸器4與減速器5連接，減速器 5與工作機構(gòu)8連接，主電動機1通過第二聯(lián)軸器7與液壓泵/馬達6連接，轉(zhuǎn)速傳感器3 測量主電動機1的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速傳感器3的輸出信號η經(jīng)導(dǎo)線輸入到變頻器2和控制器27，指令信號經(jīng)導(dǎo)線輸入控制器27，壓力傳感器15的輸出信號Λ經(jīng)過導(dǎo)線輸入到控制器27，控制器27的輸出端經(jīng)過導(dǎo)線分別與二位四通換向閥控制端觀、變頻器2的輸入端及補油泵電機14的控制端連接，液壓控制回路四控制液壓泵/馬達6的轉(zhuǎn)動方向和輸出扭矩。液壓泵/馬達6相應(yīng)的液壓控制回路四是大流量插裝閥組成的液壓控制系統(tǒng)II， 如附圖3所示，包括單向閥10，補油泵11，油箱12，第三聯(lián)軸器13，補油泵電動機14，壓力傳感器15，蓄能器組25，第一插裝閥22，第二插裝閥21，第三插裝閥20，第四插裝閥19，第一兩位四通電磁換向閥23，第二兩位四電通磁換向閥對，第三兩位四通電磁換向閥17，第四兩位四通電磁換向閥18 ；補油泵11旋轉(zhuǎn)軸通過第三聯(lián)軸器13與補油泵電動機14的輸出軸連接，補油泵11的出油口通過管路與單向閥10的進油口連通，單向閥10的出油口通過管路與第二插裝閥21的第一油口為、第三插裝閥20的第一油口義、蓄能器組25的進油口及壓力傳感器15的進油口連通，第二插裝閥21的第二油口 B2通過管路與第一插裝閥22 的第一油口 A1及液壓泵/馬達6的第一油口 Pk連通，第三插裝閥20的第二油口 Bz通過管路與第四插裝閥19的第一油口 A4及液壓泵/馬達6的第二油口 &連通，第一插裝閥22的第二油口 Bx及第四插裝閥19的第二油口 Bi通過管路與油箱12連通，第一插裝閥22的控制油口 &、第二插裝閥21的控制油口 &、第三插裝閥20的控制油口 &、第四插裝閥19的控制油口&通過管路分別與第一兩位四通電磁換向閥23的壓力油口弋、第二兩位四通電磁換向閥M的壓力油口Λ、第三兩位四通電磁換向閥[17]的壓力油口Λ、第四兩位四通電磁換向閥[18]的壓力油口 Λ連通，第一兩位四通電磁換向閥23的第一出油口 C1通過管路與液壓泵/馬達6的第一油口 Λ連通，第四兩位四通電磁換向閥18的第一出油口 C4通過管路與液壓泵/馬達6的第二油口 &連通，第二兩位四通電磁換向閥M的第一出油口 C2和第三兩位四通電磁換向閥17的第一出油口 C3通過管路與單向閥10的出油口連通，第一兩位四通電磁換向閥23的第二出油口仏、第二兩位四通電磁換向閥24的第二出油口込、第三兩位四通電磁換向閥17的第二出油口込、第四兩位四通電磁換向閥18的第二出油口代通過管路與油箱12連通。
權(quán)利要求
1.一種改善電動機啟停性能控制回路及控制方法，包括有主電動機[1]，變頻器[2]， 轉(zhuǎn)速傳感器[3]，第一聯(lián)軸器[4]，減速器[5]，工作機構(gòu)[8]，其特征是還包括有液壓泵/馬達W]，第2聯(lián)軸器[7]，控制器[27]，液壓控制回路[29]；變頻器[2]的輸出信號經(jīng)導(dǎo)線與主電動機[1]連接，主電動機[1]通過第一聯(lián)軸器[4]與減速器[5]連接，減速器[5]與工作機構(gòu)[8]連接，主電動機[1]通過第二聯(lián)軸器[7]與液壓泵/馬達[6]連接，轉(zhuǎn)速傳感器 [3]測量主電動機[1]的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速傳感器[3]的輸出信號η經(jīng)導(dǎo)線輸入到變頻器[2]和控制器[27]，指令信號經(jīng)導(dǎo)線輸入控制器[27]，壓力傳感器[15]的輸出信號Λ經(jīng)過導(dǎo)線輸入到控制器[27]，控制器[27]的輸出端經(jīng)過導(dǎo)線分別與三位四通電控換向閥[9]的控制端、 變頻器[2]的輸入端及補油泵電機[14]的控制端連接，液壓控制回路[29]控制液壓泵/ 馬達W]的轉(zhuǎn)動方向和輸出扭矩。
2.如權(quán)利要求1所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是液壓控制回路[29]是小流量滑閥組成的液壓控制系統(tǒng)I，或是大流量插裝閥組成的液壓控制系統(tǒng)II。
3.如權(quán)利要求2所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是小流量滑閥組成的液壓控制系統(tǒng)I，包括三位四通電控換向閥[9]，單向閥[10]，補油泵[11]，油箱[12]，第三聯(lián)軸器[13]，補油泵電動機[14]，壓力傳感器[15]和蓄能器[16]；補油泵[11]旋轉(zhuǎn)軸通過第三聯(lián)軸器[13]與補油泵電動機[14]的輸出軸連接，補油泵[11]出油口通過管路與單向閥[10]進油口連通，單向閥[10]的出油口通過管路與三位四通電控換向閥[9]的壓力油口八蓄能器[16]的進油口及壓力傳感器[15]的進油口連通，三位四通電控換向閥[9]的回油口 Γ通過管路與油箱[12]連通，三位四通電控換向閥[9]的第一出油口丄第二出油口 B通過管路分別與液壓泵/馬達W]的第一油口 /V第二油口 A連通，三位四通電控換向閥 [9]在斷電狀態(tài)下，即在中位時其第一出油口I第二出油口從回油口 Γ同時與油箱[12]連
4.如權(quán)利要求3所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是三位四通電控換向閥 [9]可以是直動式的電磁換向閥，也可以是先導(dǎo)型的電液換向閥。
5.如權(quán)利要求2所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是大流量插裝閥組成的液壓控制系統(tǒng)II，包括單向閥[10]，補油泵[11]，油箱[12]，第三聯(lián)軸器[13]，補油泵電動機[14]，壓力傳感器[15]，蓄能器組[25]，第一插裝閥[22]，第二插裝閥[21]，第三插裝閥 [20]，第四插裝閥[19]，第一兩位四通電磁換向閥[23]，第二兩位四電通磁換向閥[Μ]，第三兩位四通電磁換向閥[17]和第四兩位四通電磁換向閥[18]；補油泵[11]旋轉(zhuǎn)軸通過第三聯(lián)軸器[13]與補油泵電動機[14]的輸出軸連接，補油泵[11]的出油口通過管路與單向閥[10]的進油口連通，單向閥[10]的出油口通過管路與第二插裝閥[21]的第一油口為、第三插裝閥[20]的第一油口為、蓄能器組[25]的進油口及壓力傳感器[15]的進油口連通， 第二插裝閥[21]的第二油口民通過管路與第一插裝閥[22]的第一油口 A及液壓泵/馬達[6]的第一油口 Λ連通，第三插裝閥[20]的第二油口民通過管路與第四插裝閥[19]的第一油口 4及液壓泵/馬達W]的第二油口/^b連通，第一插裝閥[22]的第二油口 ^及第四插裝閥[19]的第二油口 A通過管路與油箱[12]連通，第一插裝閥[22]的控制油口&、 第二插裝閥[21]的控制油口&、第三插裝閥[20]的控制油口&、第四插裝閥[19]的控制油口A通過管路分別與第一兩位四通電磁換向閥[23]的壓力油口弋、第二兩位四通電磁換向閥[24]的壓力油口Λ、第三兩位四通電磁換向閥[17]的壓力油口Λ、第四兩位四通電磁換向閥[18]的壓力油口 Λ連通，第一兩位四通電磁換向閥[23]的第一出油口 C1通過管路與液壓泵/馬達W]的第一油口 Λ連通，第四兩位四通電磁換向閥[18]的第一出油口 C4 通過管路與液壓泵/馬達W]的第二油口/^b連通，第二兩位四通電磁換向閥[24]的第一出油口 C2和第三兩位四通電磁換向閥[17]的第一出油口 C3通過管路與單向閥[10]的出油口連通，第一兩位四通電磁換向閥[23]的第二出油口仏、第二兩位四通電磁換向閥[24] 的第二出油口込、第三兩位四通電磁換向閥[17]的第二出油口込、第四兩位四通電磁換向閥[18]的第二出油口込通過管路與油箱[12]連通。
6.如權(quán)利要求3或5所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是補油泵[11]可以是電動機驅(qū)動，或是手動補油泵。
7.如權(quán)利要求3或5所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是補油泵電動機 [14]是普通電動機、伺服電動機和變頻電動機中的一種。
8.如權(quán)利要求3或5所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是蓄能器[16]是一個蓄能器，或是兩個以上蓄能器構(gòu)成的蓄能器組[25]。
9.如權(quán)利要求1所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是主電動機[1]是直流電動機、交流電動機、異步電動機、同步電動機、開關(guān)磁阻電動機和交直流伺服電動機中的一種。
10.如權(quán)利要求1或9所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是主電動機[1]是單輸出軸，或是雙輸出軸。
11.如權(quán)利要求1所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是液壓泵/馬達[6]是定量液壓泵/馬達，或是電子控制的變排量比例液壓泵/馬達。
12.如權(quán)利要求11所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是電子控制的變排量比例液壓泵/馬達是變量機構(gòu)單方向擺動的變量液壓泵/馬達，也可以是變量機構(gòu)雙方向擺動的變量液壓泵/馬達。
13.如權(quán)利要求1或11所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是液壓泵/馬達 [6]是一個液壓泵/馬達，或是兩個以上組成的液壓泵/馬達組。
14.如權(quán)利要求1所述的改善電動機啟停性能控制回路，其特征是工作機構(gòu)[8]是通過減速器[5]驅(qū)動，也可以不經(jīng)過減速器驅(qū)動。
15.一種用于權(quán)利要求1所述的改善電動機啟停性能控制回路的控制方法，其特征是在主電動機[1]啟動前，通過控制器[27]給出控制指令啟動補油泵電動機[14]，補油泵電動機[14]驅(qū)動補油泵[11]給蓄能器[16]充液，使蓄能器[16]的充液壓力達到設(shè)計預(yù)定值；當要啟動主電動機[1]時，通過控制器[27]給出控制主電動機[1]啟動的信號到變頻器[2]，變頻器[2]控制主電動機[1]啟動，同時控制器[27]給出控制信號到三位四通電控換向閥[9]，控制三位四通電控換向閥[9]換向，使蓄能器[16]與液壓泵/馬達[6]的油口 Λ連通，液壓泵/馬達W]此時作為液壓馬達工作，驅(qū)動的負載就是主電動機[1]，將蓄能器[16]中的油液經(jīng)過油口 &排入油箱[12]，蓄能器[16]釋放能量，輔助主電動機[1]啟動，此時主電動機[1]和液壓泵/馬達W]的轉(zhuǎn)矩方向一致，共同驅(qū)動減速器[5]，減速器 [5]驅(qū)動工作機構(gòu)[8]從靜止加速運行；通過轉(zhuǎn)速傳感器[3]檢測主電動機[1]轉(zhuǎn)速，當檢測到主電動機[1]的轉(zhuǎn)速達到變頻器[2]的設(shè)置值并穩(wěn)定后，通過控制器[27]給出控制信號控制三位四通電控換向閥[9]回到中位，此時，液壓泵/馬達[6]的第一油口 Pk和第二油口 &連通，同時通過三位四通電控換向閥[9]的回油口 T與油箱[12]連通，對主電動機[1]運行不產(chǎn)生影響；當工作機構(gòu)[8]制動時，控制器[27]給出使主電動機[1]制動的信號到變頻器[2]， 變頻器[2]控制主電動機[1]減速，控制器[27]，同時給出控制信號到三位四通電控換向閥 [9]，控制三位四通電控換向閥[9]換向，使蓄能器[16]與]液壓泵/馬達[6]的第二油口 Pli連通，液壓泵/馬達W]的第一油口 Pk與油箱[12]連通，液壓泵/馬達W]此時作為液壓泵工作，將油箱中的油液泵入到蓄能器[16]，此時蓄能器[16]是主電動機[1]的負載，液壓泵/馬達W]的扭矩輔助主電動機[1]制動；由于蓄能器[16]存在能量損失，主電動機[1]制動過程補充的能量總是少于電動機加速過程消耗的能量，所以在主電動機[1]制動過程中，通過補油泵[11]向蓄能器[16]中補充油液，輔助主電動機[1]按照希望的制動曲線制動，同時為主電動機[1]的再一次啟動做好準備。
全文摘要
一種改善電動機啟停性能控制回路及控制方法，電動機的一輸出軸經(jīng)過第一聯(lián)軸器與減速器的輸入軸連接，減速器驅(qū)動工作機構(gòu)；電動機的另一輸出軸與第二聯(lián)軸器連接，第二聯(lián)軸器與液壓泵/馬達的輸入軸連接，液壓泵/馬達由液壓控制系統(tǒng)控制。本發(fā)明控制系統(tǒng)回收利用電動機減速制動動能，使異步電動機具有四象限工作能力；回收外負載提供的勢能，改善了大功率電機頻繁啟停對電網(wǎng)的干擾，也減小了電動機的發(fā)熱，提高了電動機的使用壽命，降低了電動機的裝機功率，對要求峰值功率大而工作過程功率小的系統(tǒng)效果特別顯著。
文檔編號H02P1/16GK102420552SQ20111039537
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月3日
發(fā)明者權(quán)龍 , 熊小晉, 王永進 申請人:太原理工大學(xué)