一種具有能量回收功能的液壓泵試驗臺系統的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于液壓元件性能測試實驗臺領域，涉及液壓元件測試實驗過程中的能量回收技術，采用能量循環利用技術實現功率回收與節能的效果。
【【背景技術】】
[0002]目前，液壓試驗臺普遍采用開放式結構，傳統的液壓泵試驗采用功率消耗的方式進行，即采用溢流或/和節流加載方式進行試驗。試驗過程中液壓泵產生的壓力油直接經溢流閥溢流，能量全部轉化為熱能，導致能量白白損失。另外，試驗系統的發熱還會造成油溫升高，系統不得不增加相應規模的冷卻裝置來降低油液溫度，加大了實驗設備的成本。如果將試驗產生的能量進行回收，可以減小冷卻裝置功率，節省大量電能，因此對于進行這種高能耗的液壓泵試驗，采取有效的節能措施成了液壓實驗的當務之急。
[0003]然而，國內外已有相關液壓試驗臺節能技術的論文或發明，比較多的是機械功率補償式能量回收和液壓功率補償式能量回收的方式，這兩種回收方式的回收效率雖然相對較高，但是存在的問題是:機械補償回收方式存在轉速調節范圍小，對試驗馬達和加載泵的排量關系有限制、系統壓力調節精度低等缺點；液壓補償功率回收方式也存在試驗轉速不穩定、試驗功能不全等不足，不能滿足工程機械液壓泵試驗的需要。
[0004]而采用電功率回收能量的方式雖然回收效率稍低，但是可以有效的避免上述問題，同時電功率回收節約動力，發熱量少，被試液壓泵和被試液壓馬達的排量關系無嚴格限制，試驗范圍較寬，沒有機械式強加在系統上的能量回收沖擊，低速加載性能好。
【【實用新型內容】】
[0005]為了解決液壓泵性能測試試驗平臺在試驗過程中的能量浪費問題，本實用新型提出一種具有能量回收功能的液壓泵試驗臺系統。本實用新型在被試馬達后面加裝電功率回收系統，即液壓馬達的機械輸出軸與發電機的機械輸入軸相連，使液壓系統的壓力能通過機械能傳遞再轉換成電能，將電能回收存儲起來并回饋到電動機或電網中，或者將電能不存儲直接回饋到電動機或電網中，實現功率回收、節約能源的功能。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術解決方案:
[0007]一種具有能量回收功能的液壓泵試驗臺系統，包括液壓系統，該液壓系統包括液壓泵和液壓馬達，所述液壓泵被電動機驅動而工作，所述液壓馬達的機械輸出軸連接有發電機，該發電機通過控制器和電網并聯后接入電動機為液壓泵提供驅動力，所述控制器與控制平臺相連。
[0008]優選的，所述液壓泵油路的一端連接油箱，另一端連接液壓馬達，液壓馬達油路的輸出端直接接回油箱，液壓泵和液壓馬達的排量調節端口通過信號線與控制平臺連接。
[0009]優選的，所述液壓泵與液壓馬達的液壓油路之間連接有溢流閥，溢流閥經流量計后接回油箱。
[0010]優選的，所述控制器包括有能量存儲單元，該能量存儲單元為蓄電池組或超級電容。
[0011]優選的，當存儲單元為蓄電池組時，該蓄電池組包括兩個蓄電池，該蓄電池組與控制器相連并在控制器的作用下，輪流實現充放電。
[0012]優選的，當存儲單元為蓄電池組時，該蓄電池組包括兩個蓄電池，一個蓄電池通過控制器與發電機相連，另外一個蓄電池通過轉換器與電動機相連。
[0013]與現有技術相比，本實用新型至少具有以下優點:本實用新型在傳統的液壓試驗臺基礎上，在液壓馬達的輸出端加裝能量回收系統和復合電源系統，通過控制平臺的控制下，在滿足系統固有的試驗功能條件的同時將試驗中能源消耗的部分進行回收利用，使試驗系統具備能量回收功能，能有效的達到試驗節能的效果，解決傳統溢流加載能源浪費問題。
【【附圖說明】】
[0014]圖1為本實用新型的結構功能原理簡圖。
[0015]圖2為本實用新型實施例1開式液壓系統的結構功能原理簡圖。
[0016]圖3為本實用新型實施例2閉式液壓系統的結構功能原理簡圖。
[0017]圖4為本實用新型的能源流動圖。
[0018]圖5為本實用新型的信號傳遞狀態圖。
[0019]圖6為本實用新型能量中轉存儲-直流回收-直流混合功率的示意圖。
[0020]圖7為能量中轉存儲-直流回收-交流混合功率的結構示意圖。
[0021]圖8為能量中轉存儲-交流回收-直流混合功率的結構示意圖。
[0022]圖9為能量中轉存儲-交流回收-交流混合功率的結構示意圖。
[0023]圖10為非能量中轉存儲-直流回收-直流功率混合的結構示意圖。
[0024]圖11為非能量中轉存儲-交流回收-交流功率混合的結構示意圖。
[0025]圖中，
[0026]液壓泵I，溢流閥2，壓力傳感器3，流量傳感器4，PI控制器5，液壓馬達6，DC發電機7，端口轉換控制器8，蓄電池組9，DC/DC轉換器10，直流電動機11，轉速傳感器12，扭矩傳感器13，控制平臺14，AC/DC轉換器15，電網16 ;
【【具體實施方式】】
[0027]請參閱圖1所示，本實用新型液壓系統包括有液壓泵、液壓馬達、控制液壓泵和液壓馬達的第一控制器，以及檢測液壓系統的各種測量傳感器。液壓泵通過電動機帶動工作，液壓馬達的輸出端連接有發電機，以將液壓馬達的液壓能轉換為電能進行存儲，所述發電機的輸出端通過第二控制器與控制平臺連接，控制平臺同時與液壓系統的第一控制器和傳感器，以及控制電動機的第三控制器連接，所述第二控制器的輸出端進一步連接有功率混合單元，以將電網的電能和發電機的電能進行混合，以供給電動機工作。
[0028]請參閱圖2和圖3所示，分別為液壓系統分別采用開式液壓系統和閉式液壓系統的結構圖，基本結構與圖1類似，在此不再贅述。
[0029]圖4為本實用新型的能源流動圖，在本實用新型中，能源流動包括液壓功率流、機械功率流，以及電功率流，其中，液壓功率流主要是液壓泵產生的功率流向液壓馬達，機械功率流主要是電動機產生機械功率流向液壓泵，以及液壓馬達產生機械功率流流向發電機，電功率流主要是發電機的電能通過第二控制器流向電動機，以及電網的電能通過第三控制器流向電動機。
[0030]請參閱圖5所示，控制平臺包括依次連接的濾波電路、微處理器、光電隔離電路，以及功率元件驅動電路，所述光電隔離電路同時與控制電動機的第三控制器連接以控制電動機的速度，所述功率元件驅動電路分別與液壓泵及液壓馬達排量調節裝置連接。
[0031]本實用新型在液壓馬達的輸出端連接發電機，將液壓馬達的液壓能轉化為電能進行回收，將回收的電能經過中轉存儲后再回饋給發動機，具體地說，就是在液壓馬達后接發電機，將液壓能轉換成電能并存儲在能量存儲單元中，再通過控制器將回收的能量反饋給電動機。
[0032]其中，回收能量所采用的發電機包括直流發電機、交流發電機；若采用交流發電機，則需要用AC/DC轉換器將交流電轉換成直流電進行存儲。
[0033]所述的能量存儲單元包括蓄電池或超級電容。
[0034]所述的控制器包括AC/DC轉換器、AC/AC轉換器、DC/AC轉換器、DC/DC轉換器。
[0035]所述的電動機包括直流電動機、交流電動機。
[0036]能量反饋的方式是包括交流電反饋方式和直流電反饋方式；
[0037]1、采用直流電反饋方式，即能量存儲單元中的電能經DC/DC轉換器轉換成一種電壓，同時從電網提取的電能經AC/DC轉換器也轉換成等伏電壓，將兩輸出電并聯后接入電動機，實現直流電反饋。
[0038]2、采用交流電反饋方式，即能量存儲單元中的電能經DC/AC轉換器轉換成與電網經AC/AC轉換器轉換成的電壓及頻率一樣的交流電，且并聯后接入電動機，實現交流電反饋。
[0039]具體的實施方案包括四種組合:
[0040]1、直流回收-直流混合功率反饋；
[0041]2、直流回收-交流混合功率反饋；
[0042]3、交流回收-直流混合功率反饋；
[0043]4、交流回收-交流混合功率反饋；
[0044]當然，作為本實用新型的另外一種實施方案，回收的電能也可以不經存儲直接通過控制器回饋到電動機中，具體是在液壓馬達后接發電機，發電機后接控制器，發電機輸出電能經控制器輸出后與電網經控制器輸出的電能并聯后接入電動機。
[0045]所述的不經存儲的回饋方式包括直流電回饋方式和交流電回饋方式兩種方式；
[0046]1、采用直流電回饋方式，液壓馬達后接直流發電機，直流發電機后接DC/DC轉換器，電網引電出來接入AC/DC轉換器，發電機輸出電能經DC/DC轉換器轉換成與電網電能經AC/DC轉換器轉換成的電壓一致后并聯接入直流電動機。
[0047]2、采用交流電回饋方式，液壓馬達后接交流發電機，交流發電機后接AC/AC轉換器，電網引電出來接AC/AC轉換器，發電機輸出電能經AC/AC轉換器轉換成與電網經AC/AC轉換器轉換成幅值、頻率一致的交流電后并聯一起接入交流電動機。
[0048]本實用新型在傳統的液壓試驗臺基礎上，加裝能量回收系統和復合電源系統，在滿足系統固有的試驗功能條件的同時將試驗中能源消耗的部分進行回收利用，使試驗系統具備能量回收功能，能有效的達到試驗節能的效果，解決傳統溢流加載能源浪費問題。
[0049]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0050]如前所述，本實用新型包括四種組合方式，其結構原理相似，此處著