电动挖掘机动力源匹配及流量控制方法的研究

摘要

在全球环境恶化与能源危机的大背景下，传统工程机械能量利用效率低，对空气污染严重的问题日益凸显，因此工程机械迫切需要节能减排和转型升级，同时这也是工程机械企业发展的巨大机遇。而在汽车工业中，纯电动汽车的电机驱动系统已获得成功应用，使得电动汽车得到大力发展，为电动技术在工程机械领域的发展奠定了基础。为了充分发挥电机驱动高效率的优点，探讨不同工况下电机与液压泵的功率匹配。因此，论文对电动挖掘机动力源系统的匹配研究，提高电机和液压泵的利用效率，对挖掘机电动化改造有一定的指导意义。　　论文的主要研究内容如下：　　1)介绍了在当前严格的环保节能环境下，对挖掘机新型节能技术的迫切需要，综述了挖掘机动力节能技术的研究现状，从功率匹配技术到混合动力技术的发展都没有解决动力源效率低的问题，引入电机替代发动机，解决能量利用率低的困境，介绍了电动挖掘机的发展现状，重点阐述了变频技术的研究现状。　　2)对挖掘机电动化发展出现的几种结构方式进行比较分析，提出了一种挖掘机电动化改造的设计方案，设计了一种新型电动挖掘机附带的电池车，改进了电缆收放装置，对电动液压挖掘机动力系统进行分析，对动力系统驱动方式与参数进行了设计，并基于动力源单元整体效率提出一种流量控制方法。　　3)以电机与变量泵为研究对象，通过建立异步电机损耗的数学模型，分析了转速和力矩对异步电机效率的影响；通过对液压泵的损耗分析，建立了损耗模型，研究了液压泵主要参数对其效率的影响。　　4)以改造后的20吨中型挖掘机为对象，分析了异步电机的矢量控制原理，液压泵的恒功率和负流量特性，并建立了异步电机、液压泵的数学模型。　　5)详细阐述了基于动力源效率的节能原理与方法，通过仿真分析，对动力源工作点的变化进行了比较，对流量分配方法的节能效率进行了分析。

目录

声明

第 1 章 绪论

1.1 课题的背景

1.2.1 功率匹配技术

1.2.2 混合动力技术

1.3 纯电驱动挖掘机发展现状

1.4 变频技术

1.5.1 课题来源

1.5.2 研究意义

1.5.3 课题主要工作内容

第 2 章 电动挖掘机总体系统研究

2.1 电动液压挖掘机结构设计分析

2.1.1 电动液压挖掘机系统基本结构

2.1.2 电动液压挖掘机整体设计

2.2 电动挖掘机动力源参数设计

2.3动力源变频调速流量控制方案设计

2.4 本章小结

第 3 章 电动挖掘机动力源能耗分析

3.1 变频器损耗分析

3.2 三相异步电机损耗及效率分析

3.2.1 异步电机损耗分析

3.2.2 异步电机损耗模型的建立

3.3 柱塞变量泵功率损耗及效率分析

3.3.1 斜盘式轴向柱塞变量泵功率损耗分析

3.3.2斜盘轴向柱塞变量泵的效率分析

3.4 本章小节

第 4 章 电动挖掘机电机及液压泵的控制模型

4.1 三相异步电机矢量控制模型

4.1.1异步电机矢量控制原理

4.1.2坐标变换

4.1.3矢量控制模型

4.2 挖掘机液压泵系统模型建立

4.2.1 轴向柱塞泵负流量控制

4.2.2 轴向柱塞泵恒功率控制

4.3 本章小结

第 5 章 电动挖掘机动力源匹配与流量控制

5.1 电动挖掘机动力源匹配算法

5.2 仿真分析

5.3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献