055]如图6所示，本发明公开了一种具有能量回收功能的液压泵试验台系统，该系统包括:液压泵1，溢流阀2，压力传感器3，流量传感器4，PI控制器5，液压马达6，DC发电机7，端口转换控制器8，蓄电池组9，DC/DC转换器10，直流电动机11，转速传感器12，扭矩传感器13，控制平台14，AC/DC转换器15，电网16。其相互连接关系如下:
[0056]I)液压泵I的机械轴与直流电动机11相连，在液压泵的机械轴上安装有扭矩传感器13和转速传感器12，转速传感器12及所述控制平台14通过电器连接线或信号线连接在所述PI控制器5的输入端，PI控制器5的输出端连接在直流电动机11的输入端，扭矩传感器13通过信号线连接在控制平台14输入端。
[0057]2)液压泵I油路一端连接油箱，另一端连接液压马达6，液压马达6油路输出直接接回油箱，液压泵I和液压马达6的排量调节端口通过信号线与控制平台14连接，液压泵I与液压马达6的液压油路间连接有溢流阀2，溢流阀2经流量计后接回油箱，压力传感器3和流量传感器4分别通过信号线连接至控制平台。
[0058]3)液压马达6机械输出轴与DC发电机7的机械轴连接，端口转换控制器8通过电器连接线分别与直流发电机7、蓄电池组9、DC/DC转换器10连接。端口转换控制器8和蓄电池组9分别通过信号线连接至控制平台14。
[0059]4)AC/DC转换器15 —端连接至电网16，另一端与DC/DC转换器10输出端并联接入直流电动机11。DC/DC转换器10和AC/DC转换器15分别通过信号线连接至控制平台。
[0060]所述的控制平台主要由滤波电路，微处理器，光电隔离电路和功率驱动电路组成，微处理器采用DSP，滤波电路采用典型的由运算放大器搭建的滤波电路，光电隔离电路由光耦实现，功率驱动电路采用模块化设计。控制平台所需的各种电平由蓄电池供电，经过普通DC/DC开关电源匹配提供。
[0061]所述的蓄电池组是由两个蓄电池组成，两个蓄电池通过端口转换实现轮流充放电，其构成原理是:一个蓄电池端口通过端口转换控制器与发电机相连，另一个蓄电池通过端口转换控制器与DC/DC转换器输入端相连，当被充电的蓄电池SOC状态达到充电上限值时，控制平台检测到这一信号状态并向端口转换控制器发出转换信号，控制端口转换器进行端口转换，从而实现两个蓄电池充放电接口交换，被充满电的蓄电池端口接入到DC/DC转换器为电动机供电，远功率输出蓄电池又被接入DC发电机端口进行充电，整个转换过程实现能量的连续流动。
[0062]电动机的控制器采用PI控制器，端口转换控制器采用继电器。
[0063]本发明的工作原理是如下:
[0064]启动系统，控制平台14检测蓄电池组9SOC状态，当检测到蓄电池组9SOC状态高于最低限值时，控制平台14控制AC/DC转换器15和DC/DC转换器10工作，使两转换器其处于功率输出状态，共同为直流电动机11供电。
[0065]若检测到蓄电池组9SOC状态低于最低限值，则控制平台控制DC/DC转换器10禁输出功率，系统仅从电网16取电，电网三相交流电通过AC/DC转换器15转换成直流电输入电动机11，电动机带动液压泵，使液压系统得以运行。
[0066]控制平台通过各传感器监测系统压力、流量、转速、扭矩及蓄电池组SOC状态等参数状态，电动机的转速参数在控制平台14中设定，并通过PI控制器5控制电动机的转速，转速传感器12实时检测电动机实际转速并反馈给PI控制器，实现电动机转速的闭环控制。
[0067]液压试验系统中，液压泵I为被试泵，后接陪试马达6，液压泵和被试马达油路间接有溢流阀2、压力传感器3，流量传感器4，通过溢流阀来调定系统的压力，压力传感器、流量传感器监测系统压力、流量参数状态并将信号实时传送至控制平台。
[0068]被试马达6与DC发电机7通过机械轴连接为一体，作为液压系统试验的负载，通过调节被试马达排量，来调节系统负载，控制平台输出信号从O到1，被试马达排量由O到最大，输出信号越小，被试马达排量越小，同时被试马达一发电机转速越大，发电机作为负载的功率就越大。
[0069]DC发电机7通过端口转换控制器8向蓄电池组中被充电蓄电池充电，当控制平台检测到被充电蓄电池SOC状态达到上限值，则控制平台向端口转换控制器发出控制信号，端口转换控制器进行端口转换，将蓄电池组中被充电蓄电池电源端接入DC/DC转换器输入端，使其进入功率输出状态，同时原处于功率输出状态的蓄电池电源端口被接入到发电机端进行充电。
[0070]请参阅图7所示，实施例2相对于实施例1的异同点之处在于:混合功率电采用的是三相交流电，其异同更换元件是:DC/DC转换器一DC/AC转换器，直流电动机11 —交流电动机11，AC/DC转换器一AC/AC转换器。蓄电池输出电经DC/AC转换器转换成与电网经AC/AC转换器转换成的幅值频相同的交流电，并联后接入电动机。
[0071]请参阅图8所示，实施例3相对于实施例1的异同点之处在于:功率回收装置采用交流发电机加AC/DC转换器模式，异同更换元件是:直流发电机7 —交流发电机7，同时在交流发电机后接AC/DC转换器，使交流发电机输出交流电转换成直流电储存在蓄电池中。
[0072]请参阅图9所示，实施例4相对于实施例1的异同点之处在于:功率回收装置采用交流发电机+AC/DC转换器模式，混合功率电采用的是三相交流电，异同更换元件是:直流发电机7 —交流发电机+AC/DC转换器7，DC/DC转换器一DC/AC转换器，直流电动机11 —交流电动机11，AC/DC转换器一AC/AC转换器。
[0073]当然，为了实现本发明，回收的电能不经存储直接通过控制器回馈到电动机中也是可以的，具体是将液压马达后接发电机，发电机后接控制器，发电机输出电能经控制器输出后与电网经控制器输出的电能并联后接入电动机。
[0074]所述的不经存储的回馈方式包括两种实现方式:直流电回馈方式、交流电回馈方式；
[0075]采用直流电回馈方式，(如图10所示)液压马达后接直流发电机，直流发电机后接DC/DC转换器，电网引电出来接入AC/DC转换器，发电机输出电能经DC/DC转换器转换成与电网电能经AC/DC转换器转换成的电压一致后并联接入直流电动机。
[0076]采用交流电回馈方式，(如图11所示)液压马达后接交流发电机，交流发电机后接AC/AC转换器，电网引电出来接AC/AC转换器，发电机输出电能经AC/AC转换器转换成与电网经AC/AC转换器转换成幅值、频率一致的交流电后并联一起接入交流电动机。
【主权项】
1.一种具有能量回收功能的液压泵试验台系统，其特征在于:包括液压系统，该液压系统包括液压泵和液压马达，所述液压泵被电动机驱动而工作，所述液压马达的机械输出轴连接有发电机，该发电机通过包括有能量存储单元的控制器与控制平台相连，包括有能量存储单元的控制器和电网并联后接入电动机为液压泵提供驱动力。
2.如权利要求1所述的具有能量回收功能的液压泵试验台系统，其特征在于，所述液压泵油路的一端连接油箱，另一端连接液压马达，液压马达油路的输出端直接接回油箱，液压泵和液压马达的排量调节端口通过信号线与控制平台连接。
3.如权利要求1所述的具有能量回收功能的液压泵试验台系统，其特征在于:所述液压泵与液压马达的液压油路之间连接有溢流阀，溢流阀经流量计后接回油箱。
4.如权利要求1所述的具有能量回收功能的液压泵试验台系统，其特征在于:所述能量存储单元为蓄电池组或超级电容。
5.如权利要求4所述的具有能量回收功能的液压泵试验台系统，其特征在于:当存储单元为蓄电池组时，该蓄电池组包括两个蓄电池，该蓄电池组与控制器相连并在控制器的作用下，轮流实现充放电。
6.如权利要求4或5所述的具有能量回收功能的液压泵试验台系统，其特征在于:当存储单元为蓄电池组时，该蓄电池组包括两个蓄电池，一个蓄电池通过控制器与发电机相连，另外一个蓄电池通过转换器与电动机相连。
7.一种基于权利要求1所述的具有能量回收功能的液压泵试验台系统的能量回收方法，其特征在于:液压系统在电动机的带动下正常运行，运行过程中产生的液压能通过发电机转化为电能，该电能通过控制器存储在存储单元中以便于为电动机提供动力。
8.如权利要求7所述的具有能量回收功能的液压泵试验台系统，其特征在于: 当电动机采用直流电动机时，发电机产生的电能经DC/DC转换成与电网电能经AC/DC转换器转换的电压一致后并联为电动机提供动力； 当电动机采用交流电动机时，发电机产生的电能经AC/AC转换成与电网经AC/AC转换成幅值、频率一致的交流电后并联为电动机提供动力。
9.如权利要求1所述的具有能量回收功能的液压泵试验台系统，其特征在于:液压泵实验台系统启动后，首先检测存储单元的电量状态，当存储单元的电量高于最低限值时，控制平台控制存储单元内的电能和电网的电能同时为直流发动机供电；当存储单元的电量低于最低限值时，控制平台控制发电机产生的电能禁止向电动机供电，仅从电网供电。
【专利摘要】本发明公开了一种具有能量回收功能的液压泵试验台系统及能量回收方法。该液压泵试验台系统包括：电网、控制器、电动机、液压泵试验系统(包括开式或闭式系统)、发电机、能量存储单元、控制平台；该试验台在具备液压泵性能实验的基础功能外可实现功率的回收再利用，其初始动力源是通过电网引电带动电动机，电动机带动液压泵，为系统提供初始动力，在液压泵试验系统中，液压马达作为负载，为实现能量回收，在液压马达后接发电机，将系统的能量转换成电能回收或存储起来，再通过控制器将回收的能量反馈回电网或电动机，实现系统的节能，系统稳定后电网起能量补充作用；该系统由总的控制平台对各元件装置进行监控，使系统按要求运行。该液压泵试验台系统能实现能量回收循环流动，减少系统从电网中取电，节约动力，发热量少，对工程机械液压泵试验平台功率回收方法及节能装置研究具有重要意义。
【IPC分类】F15B21-08, H02J7-00, F15B21-14, F15B20-00, F04B51-00
【公开号】CN104728219
【申请号】CN201510118029
【发明人】叶敏, 王振川, 魏进
【申请人】长安大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月17日