液压汽车起重机节能技术研究

摘要

液压汽车起重机在基础设施建设中多用于吊装和搬运等场合，其起升机构能量的损耗是所有机构能耗中占比最大的部分，为了达到节能减排的目的，本文对液电混合起升动力系统的控制及性能进行仿真研究。 论文首先分析了液压汽车起重机传统起升机构动力传动、液压原理、能量流向和损耗，发现原液压系统节流损失和溢流损失是液压系统能量损耗的主要途径，同时负载下降时重力势能的浪费也是非常巨大的。所以，本文提出用泵控闭环系统代替原节流调速系统；为减少势能浪费，根据混合动力技术和储能元件的发展，设计了势能回收再利用系统。选择容量较大且可以大电流充放电的超级电容作为储能元件；选择能量转换环节较少的直流电机作为工作电机。将能量回收系统安装在起重机的配重位置，并合理约束其质量以保持原车的性能。 通过在AMESim中建立混合动力起升系统仿真模型，对各工作元件和起升、下降等工况进行仿真分析以便制定合理的控制策略。通过分析混合动力起升系统实际工作要求提出了“液压为主，电机为辅”的系统功能定位。通过对实际控制要求的分析，提出“液压系统控制转速，电机控制转矩”的基本控制模式。仿真分析负载起升和下降过程中超级电容的充放电特性得知：随着充、放电过程的进行，超级电容的端电压变化导致充放电电流逐渐减小从而降低充放电效率。于是提出超级电容恒功率充放电控制策略以提高充电效率。通过对液压系统分析制定液压系统调速控制策略，通过对电机反馈制动和拖动特性仿真制定电机恒转矩控制策略。 对典型工况下液电混合起升系统的分析表明，系统可达到约60%的节能效果。 本研究对液压汽车起重机节能设计具有指导意义。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1起重机传统节能技术现状

1.2.2 起重机混合动力节能技术现状

1.4 课题的研究意义和内容

1.4.1 课题的研究意义

1.4.2 课题的主要内容

2 液压汽车起重机起升系统能量分析

2.1 起升机构分析

2.2 起升机构工作过程能耗分析

2.2.1 负载上升和下降时工作特性

2.2.2 负载运动过程中能量流向

2.2.3 起升系统工作过程中的损耗

2.2.4 闭环泵控起升液压系统

2.3 液压汽车起重机能量回收再利用分析

2.3.1 可回收能量分析

2.3.2 储能元件

2.3.3 工作电机

2.4 液电混合起升系统方案设计

2.5 本章小结

3 混合动力起升系统建模

3.1 起升系统性能参数和工况表

3.2 起升系统建模

3.2.1 起升系统元件计算

3.2.2 起升系统建模

3.3 能量回收系统建模

3.3.1 能量回收系统功率匹配

3.3.2 能量回收系统建模

3.4 混合动力起升系统建模

3.5 本章小结

4 仿真分析

4.1 充、放电过程仿真

4.1.1 回馈制动仿真

4.1.2 放电拖动仿真

4.2 本章小结

5 控制策略

5.1 混合动力起升系统基本控制模式

5.2 负载起升、下降调速控制策略

5.3 能量回收系统控制策略

5.3.1 超级电容充、放电控制策略

5.3.2 超级电容能量监控策略

5.3.3 电机恒转矩控制策略

5.5 混合动力系统节能效果分析

5.5.1 工况设定

5.5.2 各工况节能效果分析

5.6 本章小结

结论

参 考 文 献

攻读硕士期间发表论文情况

致谢

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