一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统的制作方法

1.本实用新型涉及液压站控制系统技术领域，具体是涉及一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统。


背景技术：

2.无论简单还是复杂的液压机械产品和设备，作为动力源的液压站被广泛的使用。传统的液压机械产品和设备，在使用动力电机时，并不能很好的发挥动力电机的性能，动力电机的输出功率与整个液压系统的最后输出功率相差很多，产生了功率损耗较大的技术问题。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，提供一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统。
4.为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：
5.一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统，包括驱动器、交流伺服电机、液压泵和动作机构；
6.所述驱动器作为所述交流伺服电机的动力源与所述交流伺服电机电性连接，所述交流伺服电机作为所述液压泵的动力源与所述液压泵连接，所述液压泵作为所述动作机构的动力源与所述动作机构连接；
7.所述交流伺服电机具有第一反馈机构，所述动作机构具有第二反馈机构，所述液压站系统还包括比较机构；
8.所述第一反馈机构用于采集所述交流伺服电机的输出功率并将数值传送给所述比较机构，所述第二反馈机构用于采集所述动作机构的输出功率并将数值传送给所述比较机构，所述比较机构用于对比所述第一反馈机构传输的数值和所述第二反馈机构传输的数值，所述比较机构比较所述数值后将比较结果反馈至所述驱动器，所述驱动器根据所述比较结果改变对所述伺服交流电机的控制参数。
9.优选的，所述第一反馈机构和所述第二反馈机构均为光电编码器。
10.优选的，所述第一反馈机构和所述第二反馈机构的选型均为e6b2-cwz6c型号光电编码器。
11.优选的，所述比较机构为微处理器。
12.优选的，所述比较机构选用微处理器的型号为stc89c51。
13.优选的，所述液压泵与所述动作机构之间通过控制调节机构连接。
14.优选的，所述控制调节机构为控制闸。
15.优选的，所述动作机构为液压缸或液压马达。
16.本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：
17.1.本实用新型通过交流伺服电机的使用，第一反馈机构和第二反馈机构的加入，通过比较机构的比较，将传统液压站系统的开环控制变为闭环控制，将交流伺服电机的输
出功率与整个液压站系统的输出功率相适应，减少功率损耗。
18.2.本实用新型通过第一反馈机构和第二反馈机构光电编码器的使用，具有可以及时反馈液压站系统整体输入、输出功率的优点。
19.3.本实用新型通过比较机构选用stc89c51，具有价格低廉，可靠性与性能较高的优点，可以满足比较第一反馈机构和第二反馈机构输出数值的要求。
20.4.本实用新型通过选择控制闸作为液压泵和动作机构之间的控制调节机构，可以加强对动作机构的控制效果，满足在不改变工作功率的情况下，改变动作机构的输出力与力矩。
21.5.本实用新型通过液压缸或者液压马达作为动作机构，实现液压站系统最后整体的功率输出。
附图说明
22.图1为本实用新型的结构示意图；
23.图2为本实用新型的反馈调节过程的工作流程图。
具体实施方式
24.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
25.为了解决减少液压站系统中功率损失的技术问题，如图1、2所示，提供以下技术方案：
26.一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统，包括驱动器、交流伺服电机、液压泵和动作机构；
27.所述驱动器作为所述交流伺服电机的动力源与所述交流伺服电机电性连接，所述交流伺服电机作为所述液压泵的动力源与所述液压泵连接，所述液压泵作为所述动作机构的动力源与所述动作机构连接；
28.所述交流伺服电机具有第一反馈机构，所述动作机构具有第二反馈机构，所述液压站系统还包括比较机构；
29.所述第一反馈机构用于采集所述交流伺服电机的输出功率并将数值传送给所述比较机构，所述第二反馈机构用于采集所述动作机构的输出功率并将数值传送给所述比较机构，所述比较机构用于对比所述第一反馈机构传输的数值和所述第二反馈机构传输的数值，所述比较机构比较所述数值后将比较结果反馈至所述驱动器，所述驱动器根据所述比较结果改变对所述伺服交流电机的控制参数。
30.具体的，传统的用于提供动力源的液压站系统，其组成部分由动力电机、液压泵、执行机构、控制调节机构和辅助机构组成。执行机构为液压马达或者液压缸，控制调节机构一般选择控制闸，辅助机构为连接管道、连接线路等辅助系统正常运行的其他各种机构，辅助机构一般不做重点描述。
31.传统的用于提供动力源的液压站系统，动力电机转动带动液压泵工作，液压泵把机械能转化为液压动能通过控制闸传送给液压马达或者液压缸，液压马达或者液压缸作为整个系统的输出端为生产提供所需的动力，控制闸可以通过改变通过液压油的压力与流
量，在不改变液压泵工作功率的情况下，改变动作机构的输出力与力矩。
32.传统的用于提供动力源的液压站系统，整个系统处于开环控制状态，动力电机不会与整个液压站系统的输出功率相适配，容易造成极大的功率损失。所述的一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统，就是为了解决传统液压站系统功率损失较大的问题：将传统的动力电机选择为带驱动器的交流伺服电机，通过交流伺服电机易于控制参数的特性，使得交流伺服电机与整个液压站系统的输出功率相适配，减小功率损失。
33.驱动器是可控制的u/v/w三相电源；伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的u/v/w三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度。
34.交流伺服电机电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。相对于整个系统而言，这个反馈只是交流伺服电机与驱动器的自我调节反馈，整个系统还是处于开环控制状态，系统无法根据动作机构的输出来控制驱动器的输出，也就是说系统并不知道动作机构的输出功率与交流伺服电机的输出功率相比是否适配。这就很容易造成动作机构在输出功率较小时，交流伺服电机仍然保持着大功率输出的状态，造成功率的损失。所以仅仅加入交流伺服电机，相对于传统的作为动力源的液压站系统来说，并没有解决系统功率损失较大的技术问题。
35.进一步的：
36.传统的液压站系统是开环控制，缺少有效的反馈，以此为优化方向，所述的一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统将传统液压站系统的开环控制变为闭环控制，在传统的液压站系统的基础上，增加反馈调节的过程，通过反馈调节过程来控制交流伺服电机，从而增加系统的稳定性，减少系统的功率损失，提升系统的能效比。
37.最终需要实现减少系统功率损失的目标，那么反馈调节过程针对的就是系统的输入功率与输出功率进行反馈调节，系统的输入功率是交流伺服电机的功率，系统的输出功率是动作机构的输出功率，通过检测到系统的输入、输出功率并进行比对，最后根据比对结果改变交流伺服电机的参数，使交流伺服电机的功率适应动作机构的输出功率，即可完成系统的闭环控制，这是基于交流同步电机反馈控制设计的思路。
38.要实现交流伺服电机输出功率的检测，和动作机构输出功率的检测，需要用到的是光电编码器。光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光源、光码盘和光敏元件组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90
°
的两路脉冲信号。
39.所述的一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统，其第一反馈机构和第二反馈机构选用的是e6b2-cwz6c型号光电编码器。
40.为了解决对第一反馈机构和第二反馈机构的输出值进行比对的技术问题，需要用到比较机构，所述比较机构选用微处理器，通过微处理中预设的程序，对第一反馈机构和第二反馈机构的输出数值进行比较并反馈给驱动器，驱动器最后根据比较机构的反馈来调节
控制三相交流电的参数，以改变交流伺服电机的转速等，使得最后电机功率与动作机构的输出功率相适应，减小功率损失。
41.所述比较机构，也就是所述微处理器选用stc89c51单片机，stc89c51具有价格低廉，可靠性与性能较高的优点。通过预设在stc89c51中的程序，stc89c51单片机对第一反馈机构和第二反馈机构的反馈结果进行比较，并将比较结果反馈至驱动器，驱动器以此为依据对交流伺服电机进行控制。
42.第一、第二反馈机构，比较机构和驱动器之间的工作过程是所述一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统的反馈调节过程。
43.总的来说，所述一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统，与传统的用于提供动力源的液压站系统相比，都有液压泵，都有作为调节控制机构的控制闸，都有作为动作机构的液压马达或者液压缸。
44.不同之处是：传统的用于提供动力源的液压站系统用普通的动力电机向液压泵提供动力，而所述一种基于同步交流电机反馈控制的液压站系统，其使用的是用驱动器驱动控制的交流伺服电机作为液压泵的动力源，而且在交流伺服电机和动作机构上加装了光电编码器，通过光电编码器将液压站系统的输出功率传送给比较机构比较，比较机构将比较结果传送给驱动器，驱动器以比较结果为基础控制交流伺服电机工作。
45.本实用新型通过交流伺服电机的使用，第一反馈机构和第二反馈机构的加入，通过比较机构的比较，将传统液压站系统的开环控制变为闭环控制，将交流伺服电机的输出功率与整个液压站系统的输出功率相适应，减少功率损耗。第一反馈机构和第二反馈机构光电编码器的使用，具有可以及时反馈液压站系统整体输入、输出功率的优点。stc89c51具有价格低廉，可靠性与性能较高的优点，可以满足比较第一反馈机构和第二反馈机构输出数值的要求。
46.控制闸作为液压泵和动作机构之间的控制调节机构，可以加强对动作机构的控制效果，满足在不改变工作功率的情况下，改变动作机构的输出力与力矩，适应实际生产需求。液压缸或者液压马达作为动作机构，实现液压站系统最后整体的功率输出的功能。
47.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。