具有输出波动补偿功能的液压泵系统及相关方法技术方案

一种液压泵系统包括：电机(1)；由电机(1)驱动的泵(3)；控制器(4)，用于控制电机(1)的转速和扭矩；以及安装在泵(3)的输出端的传感器，其用于检测泵(3)的输出波动；其中，所述控制器(4)配置成：接收所述传感器检测到泵(3)的输出波动；基于泵(3)的输出波动产生电机(1)的转速补偿波动信号，基于泵(3)的输出波动控制电机(1)的输入电流补偿波动，所述输入电流补偿波动的频率与泵(3)的输出波动相同，相位相反且超前一个超前角度(β)。一种液压泵输出波动补偿方法可在所述液压泵系统中实施。偿方法可在所述液压泵系统中实施。偿方法可在所述液压泵系统中实施。

【技术实现步骤摘要】
具有输出波动补偿功能的液压泵系统及相关方法


[0001]本申请涉及一种液压泵系统，其能够主动补偿输出压力/液量波动。本申请还涉及相应的液压泵输出压力/液量波动补偿方法。

技术介绍

[0002]工业液压泵，包括齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等，当微观剖析一个旋转周期，由于其结构的不均匀性，实际输出液量是不恒定的，而是周期性波动的。
[0003]例如，图1中所示的叶片泵包含由转子10携带的4个叶片11。转子10每旋转一周，其输出压力和油量经历4个周期性变化，如图2所示。在图2中，横轴表示转子10的旋转角度θ，纵轴表示叶片泵的输出压力P，图中的直线P0表示理想输出压力，通常为恒定值，曲线表示实际输出压力。可以看到实际输出压力是周期性波动的，近似正弦波，波峰与波谷之间存在压差ΔP。叶片泵的输出液量同样也是类似地波动的。其它类型的泵也通常存在这种输出波动问题。
[0004]在很多应用场合，液压泵的输出波动会产生不利的影响，例如，对于各种工艺中的保压过程，液压泵的输出波动可能导致最终的结果不稳定。

技术实现思路

[0005]本申请的一个目的是抑制液压泵的输出波动问题。
[0006]为此，本申请在其一个方面提供了一种具有输出波动补偿功能的液压泵系统，其包括：
[0007]电机；
[0008]由电机驱动的泵；
[0009]控制器，用于控制电机的转速和扭矩；以及
[0010]安装在泵的输出端的传感器，其用于检测泵的输出波动；
[0011]其中，所述控制器配置成：<br/>[0012]接收所述传感器检测到泵的输出波动；
[0013]基于泵的输出波动控制电机的输入电流补偿波动，所述输入电流波动的频率与泵的输出波动相同，相位与输出波动相反、且相对于输出波动超前一个超前角度。
[0014]根据一种实施方式，所述传感器包括流量传感器和/或压力传感器，泵的输出波动包括输出液量波动和/或输出压力波动。
[0015]根据一种实施方式，所述控制器配置成通过变频器控制电机的输入电流补偿波动，所述输入电流补偿波动的频率与所述输出波动的频率相同，相位相对于所述输出波动的相位反相、再超前一个超前角度。
[0016]根据一种实施方式，所述超前角度等于或小于所述输出波动的波动周期的1/4。
[0017]根据一种实施方式，所述控制器配置成基于泵的输出波动直接确定电机的输入电流补偿波动。
[0018]根据一种实施方式，所述控制器配置成基于泵的输出波动确定泵的转速补偿波动，基于所述转速补偿波动确定电机的扭矩补偿波动，并且基于所述扭矩补偿波动确定电机的输入电流补偿波动。
[0019]根据一种实施方式，所述输入电流补偿波动的波形为三角波、梯形波、方波或正弦波。
[0020]根据一种实施方式，所述控制器配置成通过下式确定转速补偿波动：
[0021]C
×
sin(2πft+π)，其中t为时间，C为转速补偿波动幅值，满足：
[0022]abs(D
×
N
‑
(Vg+D
×
sin(2πft)
×
C)&lt;1
[0023]其中，D为泵的输出液量波动幅值，N为泵的单位时间转数，Vg为泵的额定排量。
[0024]根据一种实施方式，所述泵的输出波动频率在500Hz以内。
[0025]根据一种实施方式，所述控制器还配置成实时检测泵的输出波动的幅值，并且基于泵的输出波动的幅值闭环调节电机输入电流补偿波动的幅值。
[0026]根据一种实施方式，所述控制器还配置成基于所述传感器的检测信号确定采用所述液压泵的系统的泄漏量，并且基于确定的系统泄漏量提高泵的基准转速。
[0027]本申请在其另一个方面提供了一种液压泵输出波动补偿方法，包括：
[0028]检测到液压泵的输出波动；
[0029]基于液压泵的输出波动控制液压泵电机的输入电流补偿波动，所述输入电流补偿波动的频率与液压泵的输出波动相同，相位与输出波动相反、且相对于输出波动超前一个超前角度。
[0030]所述方法可以在前述液压泵系统中实施，并且参照液压泵系统所描述的各种特征同样适用于该方法中。
[0031]根据本申请，通过控制液压泵系统的驱动电机对泵每周旋转中的每个输出周期中的转速进行主动控制，以便抑制泵的每个输出周期中的输出压力/液量波动，降低了泵输出压力/液量波动的幅值，能够提高采用液压泵系统的工艺的质量。
附图说明
[0032]本申请的前述和其它方面将通过下面参照附图所作的详细介绍而被更完整地理解，在附图中：
[0033]图1是一种现有的叶片泵的示意图；
[0034]图2是图1中的叶片泵的输出压力的示意性曲线图；
[0035]图3是根据本申请的一种可行实施方式的液压泵系统的液路图；
[0036]图4是根据本申请的一种可行实施方式针对液压泵系统输出波动施加转速主动控制的示意性曲线图；
[0037]图5是采用转速主动控制后的液压泵系统输出压力的示意性曲线图；
[0038]图6是根据本申请的一种可行实施方式施加的转速和扭矩主动控制方式的示意性曲线图；
[0039]图7是另一种扭矩主动控制方式的示意性曲线图；
[0040]图8是液压泵系统中的控制器的一种构造和控制逻辑的框图；
[0041]图9是液压泵系统中的控制器的另一种构造和控制逻辑的框图。
具体实施方式
[0042]本申请总体上涉及一种变速泵的控制技术。根据本申请的一种实施方式，如图3所示，一种液压泵系统主要包括：电机1；由电机1的电机轴2驱动的变速泵3；控制器4，其包括变频器，用于控制电机1的输入电流和电压，由此控制电机1的转速(也即泵3的转速)和扭矩(也即泵3的输入扭矩)；安装在泵3的输出端的流量传感器5和压力传感器6，其用于检测泵3的实时输出液量和压力。控制器4接收流量传感器5和压力传感器6的检测信号。
[0043]变频器通常先把交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源逆变成频率、电流、电压均可控制的交流电源以供给电机1，由此控制电机1的转速和扭矩。
[0044]可以理解，泵3可以是本领域中的各种类型的泵，取决于其内部结构，其每转一周中具有多个输出周期。例如，对于叶片泵，其每转一周中的输出周期数量等于叶片数量；对于齿轮泵，其每转一周中的输出周期数量等于主动齿轮的齿数；对于柱塞泵，其每转一周中的输出周期数量等于柱塞的数量。
[0045]在各个输出周期中，泵3的输出压力和液量是周期性变化的，变化曲线近似正弦波。并且，输出压力和液量的波动曲线是同步的，即相位完全相同或基本相同。因此，可以总体上说泵3具有输出波动特性。
[0046]本申请的基本构思在于，针对泵3每转一周内的每个输出周期，利用变频器主动地、实时地控制电机1和泵3的转速，以尽可能地补偿泵3的输出波动。本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液压泵系统，包括：电机(1)；由电机(1)驱动的泵(3)；控制器(4)，用于控制电机(1)的转速和扭矩；以及安装在泵(3)的输出端的传感器，其用于检测泵(3)的输出波动；其中，所述控制器(4)配置成：接收所述传感器检测到泵(3)的输出波动；基于泵(3)的输出波动控制电机(1)的输入电流补偿波动，所述输入电流波动的频率与泵(3)的输出波动相同，相位与输出波动相反、且相对于输出波动超前一个超前角度(β)。2.如权利要求1所述的液压泵系统，其中，所述传感器包括流量传感器(5)和/或压力传感器(6)，泵(3)的输出波动包括输出液量波动和/或输出压力波动。3.如权利要求1或2所述的液压泵系统，其中，所述控制器(4)配置成通过变频器控制电机(1)的输入电流补偿波动，所述输入电流补偿波动的频率与所述输出波动的频率相同，相位相对于所述输出波动的相位反相、再超前一个超前角度(β)。4.如权利要求3所述的液压泵系统，其中，所述超前角度(β)等于或小于所述输出波动的波动周期的1/4。5.如权利要求1至4中任一项所述的液压泵系统，其中，所述控制器(4)配置成基于泵(3)的输出波动直接确定电机(1)的输入电流补偿波动。6.如权利要求1至5中任一项所述的液压泵系统，其中，所述控制器(4)配置成基于泵(3)的输出波动确定泵(3)的转速补偿波动，基于所述转速补偿波动确定电机(1)的扭矩补偿波动，并且基于所述扭矩补偿波动确定电机(1)的输入电流补偿波动。7.如权利要求1至6中任一项所述的液压泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇海，李超，谢冬冬，
申请(专利权)人：博世力士乐常州有限公司，
类型：发明
国别省市：