变量泵/马达（16)的进油口，第二 变量泵/马达（16)的出油口接油箱；第三路接液压蓄能器（19);第四路接第二压力传感器 (20);第五路接其它执行器液压驱动系统（21);换向阀（10)的T 口接油箱，换向阀（10)的 A 口和梭阀（12)的油口 Al以及油缸（13)的无杆腔相连，换向阀（10)的B 口和梭阀（12) 的油口 A2以及油缸（13)的有杆腔相连；
[0040] 逆变器（4)、第一电机控制器（7)、第二电机控制器（14)的电源输入端和电量储存 单元（6)相连，第一电机控制器（7)的动力输出端和第一电动/发电机⑶电性相连，第二 电机控制器（14)的动力输出端和第二电动/发电机（15)电性相连；
[0041] 控制器（22)的输入信号包括第一压力传感器（11)的输出信号以及第二压力传感 器（20)的输出信号；控制器（22)的输出信号包括第一电机控制器⑶的输入信号、第二 电机控制器（14)的输入信号以及逆变器（4)的输入信号。
[0042] 作为一种优选方式，所述第一电动/发电机（8)和所述第二电动/发电机（15)均 安装有测量转速的传感器，所述传感器为旋转变压器或光电编码器。
[0043] 在上述方案中，所述换向阀（10)为手动控制换向阀、电磁控制换向阀、电液控制 换向阀以及液动控制换向阀中的一种。
[0044] 在上述方案中，所述其它执行器液压驱动系统包括用以驱动其它油缸直线运动的 油缸驱动系统和用以驱动其它转台做旋转运动的转台驱动系统。本实用新型是以转台和油 缸为例进行详细说明，实际上一台机器可能由多个油缸或者多个转台组成，但原理和本实 用新型是一样的。
[0045] 本实用新型的具体工作原理如下：
[0046] (1)动力源工作规则
[0047] 通过第二压力传感器20获得液压蓄能器19的压力pa，设定二次调节系统恒压源 (即液压蓄能器19)的工作压力范围p Min，且p_x大于p Min。当pa< p Min时，控制 器22输出使能信号使得逆变器4输出，启动驱动电机1工作，液压泵2输出液压油对液压 蓄能器19充油，液压蓄能器19的压力升高；当p a>p_Jt，控制器22输出非使能信号使得 逆变器4不输出，驱动电机1停止工作，液压泵2不输出液压油，由于单向阀5的作用，液压 蓄能器19的高压液压油不会倒流到液压泵2。
[0048] (2)直线驱动工作原理
[0049] 当二次调节系统的恒压源（液压蓄能器19)驱动做直线运动的油缸13时，换向阀 10可以通过各种控制方式（电磁、电液或手动等）工作在不同的工位，实现油缸13的活塞 杆伸出、停止和缩回等不同模式。当油缸13工作在停止模式时，第一电动/发电机8不工 作。当油缸13工作在伸出或缩回模式时，梭阀12将此时的负载最大压力传给第一压力传 感器11，从而控制器22获得油缸13在伸出或缩回时的最大压力p lmax，通过第二压力传感器 20获得液压蓄能器19的压力pa;第一变量泵/马达9的前后压差Λ p ml= p a-plmax，根据油 缸13的目标速度（由人为设定）和油缸13的参数可以计算第一变量泵/马达9的目标流 量Q ml，忽略第一电动/发电机8和第一变量泵/马达9之间的能量损耗，第一电动/发电机 8的工作功率Pel = A p ml*Qml;根据第一电动/发电机8的万有特性曲线可以获得第一电动 /发电机8在工作功率为p el所对应的效率最高点（T nj，因此，第一电动/发电机8的目 标转速可以通过控制器22输出给第一电机控制7设定为nrt，而第一变量泵/马达9的排 量q ml为：qml= T rt/ Λ pml，其中TjP n 分别代表最高效率工作点所对应的扭矩和转速。
[0050] (3)旋转驱动工作原理
[0051] 1)以驱动转台18为例，设定转台18的目标转速信号1^，此信号乘以减速器17的 减速比i获得第二电动/发电机15的目标转速n rt2，第二电动/发电机15的目标转速可 以通过控制器22输出给第二电机控制器14设定为nrt2，
[0052] 2)第二变量泵/马达16的主要作用是根据第二电动/发电机15的转速差Λ ne2 和液压蓄能器19的压力动态调整排量，进而控制转台18的加减速扭矩。
[0053] Λ ne2= n ^t2-Iiert，当Λ η?较大时，即大于Λ n e2c;1，说明第二电动/发电机15的实 际转速和目标转速的转速差较大，此时通过控制器22调节第二变量泵/马达16的变量装 置，把第二变量泵/马达16的排量设置为最大值qm2max，保证第二电动/发电机15的快速 响应；同理，当Λ ne2较小时，即小于Λ η 时，说明第二电动/发电机15的实际速度接近 目标转速，此时通过控制器22调节第二变量泵/马达16的变量装置，把第二变量泵/马达 16的排量可以设置成一个较小值qm2min，而当转速差值Λ 介于Λ η ^和八η 62(；1之间时， 用Λ ne2动态修改第二变量泵/马达16的排量，即Λ η 62差值越大，第二变量泵/马达16的 排量也越大，因此，第二变量泵/马达16的排量控制规则如下：
【主权项】
1. 一种基于电气控制的新型二次调节系统，其包括驱动电机（1)、液压泵（2)、安全阀 (3)、逆变器（4)、单向阀（5)、电量储存单元（6)、第一电机控制器（7)、第一电动/发电机 (8)、第一变量泵/马达（9)、换向阀（10)、第一压力传感器（11)、梭阀（12)、油缸（13)、第 二电机控制器（14)、第二电动/发电机（15)、第二变量泵/马达（16)、减速器（17)、转台 (18)、液压蓄能器（19)、第二压力传感器（20)、其它执行器液压驱动系统（21)以及控制器 (22)； 驱动电机⑴和液压泵⑵同轴机械相连；第一变量泵/马达（9)和第一电动/发电 机⑶同轴机械相连；第二变量泵/马达（16)、减速器（17)的输入轴以及第二电动/发电 机（15)同轴机械相连；减速器（17)的输出轴和转台（18)机械相连； 液压泵（2)的出口分两路：第一路接安全阀（3);第二路接单向阀（5)的进油口；单向 阀（5)的出口分五路：第一路接第一变量泵/马达（9)的进油口，第一变量泵/马达（9)的 出油口和换向阀（10)的P 口相连；第二路接第二变量泵/马达（16)的进油口，第二变量泵 /马达（16)的出油口接油箱；第三路接液压蓄能器（19);第四路接第二压力传感器（20); 第五路接其它执行器液压驱动系统（21);换向阀（10)的T 口接油箱，换向阀（10)的A 口 和梭阀（12)的油口 A1以及油缸（13)的无杆腔相连，换向阀（10)的B 口和梭阀（12)的油 口 A2以及油缸（13)的有杆腔相连； 逆变器（4)、第一电机控制器（7)的电源输入端以及第二电机控制器（14)的电源输入 端和电量储存单元（6)相连，第一电机控制器（7)的动力输出端和第一电动/发电机（8) 电性相连，第二电机控制器（14)的动力输出端和第二电动/发电机（15)电性相连； 控制器（22)的输入信号包括第一压力传感器（11)的输出信号以及第二压力传感器 (20)的输出信号；控制器（22)的输出信号包括第一电机控制器⑶的输入信号、第二电机 控制器（14)的输入信号以及逆变器⑷的输入信号。
2. 根据权利要求1所述的一种基于电气控制的新型二次调节系统，其特征在于：所述 第一电动/发电机（8)和所述第二电动/发电机（15)均安装有测量转速的传感器，所述传 感器为旋转变压器或光电编码器。
3. 根据权利要求1所述的一种基于电气控制的新型二次调节系统，其特征在于：所述 换向阀（10)为手动控制换向阀、电磁控制换向阀、电液控制换向阀以及液动控制换向阀中 的一种。
4. 根据权利要求1所述的一种基于电气控制的新型二次调节系统，其特征在于：所述 其它执行器液压驱动系统（21)包括用以驱动其它油缸直线运动的油缸驱动系统和用以驱 动其它转台做旋转运动的转台驱动系统。
【专利摘要】本实用新型公开一种基于电气控制的新型二次调节系统，其包括液压蓄能器、电量储存单元、驱动电机、第一电动/发电机、第二电动/发电机、第一电机控制器、第二电机控制器、逆变器、第一变量泵/马达、第二变量泵/马达、换向阀、梭阀、安全阀、控制器等，本实用新型采用变量泵/马达和电动/发电机代替传统的液压变压器或者比例换向阀作为二次调节系统中恒压源和负载压力和流量的匹配，通过调节变量泵/马达的排量匹配液压蓄能器和负载压力，通过调节电动/发电机的转速来控制执行器的速度，此外通过电动/发电机和变量泵/马达的多象限工作实现驱动负载压力高于液压蓄能器压力的场合，解决了传统二次调节系统难以适应做直线驱动的执行器和难以驱动负载压力高于液压蓄能器压力的不足之处。
【IPC分类】F15B11-17, F15B21-08
【公开号】CN204344556
【申请号】CN201420747763
【发明人】付胜杰, 林添良, 叶月影, 任好玲, 黄伟平, 缪骋
【申请人】华侨大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月3日