CN114396375A - 一种电动化工程机械的极限功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种电动化工程机械的极限功率控制方法，利用控制***进行极限功率控制，控制***包括主泵、电机、变频器、控制器、电流变送器；主泵与电机相连，电机与变频器及电流变送器相连，变频器及电流变送器分别与控制器相连；所述电机为变频电机；当控制***处于极限功率模式时，通过变频器对电机进行变频，使电机工作电源频率处于工频以上，当监测到主泵吸收功率大于电机功率时，不降低主泵排量，降低电机工作频率，使主泵转速下降，吸收功率下降，以与电机功率匹配。本发明能够使电动工程机械由不能实现极限功率控制变为能实现，充分利用动力机的功率；能够使极限功率控制下的泵始终处于高效率状态，节约能源。
Description
技术领域
本发明属于工程机械功率匹配控制领域，尤其涉及一种电动化工程机械的极限功率控制方法。
背景技术
工程机械在液压泵与动力机的功率匹配中使用了极限功率控制方法，目的是使泵能完全利用动力机的功率，方法是设置主泵功率大于动力机功率，检查动力机转速，转速低于预设值时降低主泵排量，以使主泵功率降低到和动力机功率匹配，同理，转速高于预设值时调高主泵排量。既充分利用了动力机功率，又不致使动力机因过载而停机。
工程机械在实际运用中常常处于极限功率控制方式下，极限功率控制使用的泵是恒功率变量泵，影响泵效率的因素中，排量是最显著的因素，排量越大效率越高。在极限功率控制方式下，主泵处于降排量工作状态，不能处于高效率状态，且负载越重，效率下降越多。
随着全球对碳排放的控制越来越严，呼声越来越高，烧油的车辆和机械退出市场已是不可逆转的趋势，行业内已开发出多种电动工程机械。行业内在工程机械的电动化运用上，泵与电机的匹配都是对电机进行从额定工频往下降频率使用，这比较好匹配也比较好控制，也是大家都一直使用的方法，但电机工作在额定功率以下，无法实现真正的极限功率控制以充分利用电机功率。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种电动化工程机械的极限功率控制方法，旨在解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种电动化工程机械的极限功率控制方法，利用控制***进行极限功率控制，控制***包括主泵、电机、变频器、控制器、电流变送器；主泵与电机相连，电机与变频器及电流变送器相连，变频器及电流变送器分别与控制器相连；所述电机为变频电机；
当控制***处于极限功率模式时，通过变频器对电机进行变频，使电机工作电源频率处于工频以上，当监测到主泵吸收功率大于电机功率时，不降低主泵排量，降低电机工作频率，使主泵转速下降，吸收功率下降，以与电机功率匹配。
优选的，所述电机为工作频率范围包括工频以上频率的变频电机。
优选的，所述变频器为调频范围包括含工频以上频率的变频器。
优选的，极限功率控制模式下的控制方法包括步骤：
步骤a：在主泵与电机的匹配上，选择主泵的额定功率大于电机的额定功率，以使主泵能充分利用电机功率；主泵的额定转速大于电机的额定转速，高出的转速数只要满足主泵工作在电机工频电压对应转速时的功率低于电机功率即可；
步骤b：根据主泵及电机特性曲线设置主泵比例电磁阀电流，使主泵限制功率曲线高于电机额定功率；
步骤c：根据主泵与电机的转速确定在极限功率控制模式下，主泵限制功率曲线高于电机功率时需要的电机工作频率；
步骤d：根据电机额定工作电流设置一个用于控制的工作电流范围；
步骤e：实时监测电机工作电流，若电流大于设置的工作范围，即表明实时负载超过了电机功率，此时降低电机工作频率，使主泵的吸收功率降到电机功率处，使工作电流降到设定的范围内；若电流小于设置的工作范围时，调高主泵排量，使主泵吸收功率升到电机功率处，使工作电流回升到设定的范围内；若电流在设置范围内，则不调整。
上述控制方法中，监测电机工作电流用于判断电机负载轻重，电机工作电流的获取通过电流变送器检测。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：
(1)本发明利用电机工作在工频以上时属于恒功率特性的特点，让极限功率控制状态时电机工作在工频以上，使得电机一直工作在最大功率，当过载时，往下降频率，只要不低于工频，电机始终保持最大输出功率不下降，而负载功率下降，这保证了充分利用电机功率又不致电机过载。若负载过轻，调高主泵排量，使主泵功率升到电机功率处。当过载时，往下降频率不降主泵排量，主泵始终工作在最大排量，保证了主泵始终工作在高效率状态。
(2)本发明能够使电动工程机械由不能实现极限功率控制变为能实现，充分利用动力机的功率；能够使极限功率控制下的主泵始终处于高效率状态，节约能源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明中控制***的结构框图；
图2为本发明中极限功率控制模式下的控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明中控制***的结构框图，一种电动化工程机械的极限功率控制方法，利用图1所示的控制***进行极限功率控制，该控制***包括主泵、电机、变频器、控制器、电流变送器；主泵与电机相连，电机与变频器及电流变送器相连，变频器及电流变送器分别与控制器相连；所述电机为变频电机；当控制***处于极限功率模式时，通过变频器对电机进行变频，使电机工作电源频率处于工频以上，当监测到主泵吸收功率大于电机功率时，不降低主泵排量，降低电机工作频率，使主泵转速下降，吸收功率下降，以与电机功率匹配。所述电机为工作频率范围包括工频以上频率的变频电机。所述变频器为调频范围包括含工频以上频率的变频器。
如图2所示为本发明中极限功率控制模式下的控制方法流程图，极限功率控制模式下的控制方法包括步骤：
步骤a：在主泵与电机的匹配上，选择主泵的额定功率大于电机的额定功率，以使主泵能充分利用电机功率；主泵的额定转速大于电机的额定转速，高出的转速数只要满足主泵工作在电机工频电压对应转速时的功率低于电机功率即可；具体地，选择主泵参数为260kw、1600rpm，变频电机参数为250kw、1490rpm。
步骤b：根据主泵及电机特性曲线设置主泵比例电磁阀电流，使主泵限制功率曲线高于电机额定功率；具体地，设置主泵比例电磁阀电流为600mA，使泵限制功率为255kw。
步骤c：根据主泵与电机的转速确定在极限功率控制模式下，主泵限制功率曲线高于电机功率时需要的电机工作频率；具体地，根据设置的主泵功率，利用泵功率公式N＝pqnη/60可计算出主泵需要的转速为1570rpm，式中，N为泵功率，单位kw，p为泵出口压力，单位Mpa，q为泵排量，单位L/r，n为转速，单位r/min，η为泵效率；再根据电机转速，利用公式n＝60f(1-s)/p求得在极限功率状态下，电机工作频率为56Hz；式中，n为转速，单位r/min，f为频率，单位Hz，s为电机转差率，p为电机极对数。
步骤d：根据电机额定工作电流443A，设置用于控制的工作电流范围为在额定电流附件，具体地设置为339～446A；
步骤e：通过电流变送器实时监测电机工作电流，若电流大于设置的工作范围，即表明实时负载超过了电机功率，此时降低电机工作频率，使主泵的吸收功率降到电机功率处，使工作电流降到设定的范围内；若电流小于设置的工作范围时，调高主泵排量，使主泵吸收功率升到电机功率处，使工作电流回升到设定的范围内；若电流在设置范围内，则不调整。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种电动化工程机械的极限功率控制方法，其特征在于：利用控制***进行极限功率控制，控制***包括主泵、电机、变频器、控制器、电流变送器；主泵与电机相连，电机与变频器及电流变送器相连，变频器及电流变送器分别与控制器相连；所述电机为变频电机；
当控制***处于极限功率模式时，通过变频器对电机进行变频，使电机工作电源频率处于工频以上，当监测到主泵吸收功率大于电机功率时，不降低主泵排量，降低电机工作频率，使主泵转速下降，吸收功率下降，以与电机功率匹配。
2.如权利要求1所述的一种电动化工程机械的极限功率控制方法，其特征在于：所述电机为工作频率范围包括工频以上频率的变频电机。
3.如权利要求1所述的一种电动化工程机械的极限功率控制方法，其特征在于：所述变频器为调频范围包括含工频以上频率的变频器。
4.如权利要求1所述的一种电动化工程机械的极限功率控制方法，其特征在于，极限功率控制模式下的控制方法包括步骤：
步骤a：在主泵与电机的匹配上，选择主泵的额定功率大于电机的额定功率，主泵的额定转速大于电机的额定转速；
步骤b：根据主泵及电机特性曲线设置主泵比例电磁阀电流，使主泵限制功率曲线高于电机额定功率；
步骤c：根据主泵与电机的转速确定在极限功率控制模式下，主泵限制功率曲线高于电机功率时需要的电机工作频率；
步骤d：根据电机额定工作电流设置一个用于控制的工作电流范围；
步骤e：实时监测电机工作电流，若电流大于设置的工作范围时，降低电机工作频率，使主泵的吸收功率降到电机功率处；若电流小于设置的工作范围时，调高主泵排量，使主泵吸收功率升到电机功率处；若电流在设置范围内，则不调整。
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