基于液压泵和电机能量转换效率提升的液压系统节能方法

【摘要】：由于世界能源危机越来越引起人们的关注,随之而来的节能问题也相应成为人们关注的焦点。在我国,由于工业所占比重很大,以高碳能源为主的工业能耗占全社会能量消耗的70%左右,造成高能耗的同时也增加了碳的排放,对我国节能环保产生了严重的影响。在人们节能意识普遍提高的条件下,以高碳能耗为特点的制造业正面临节能的挑战,本文以液压成型装备为节能研究对象,对其能耗特点进行分析,并结合液压机工况对其能耗进行优化。 本文首先从液压系统节能的角度对液压机工作过程中的能耗特点进行了分析,分析结果表明,在液压系统的实际能耗中,液压泵和电机的能量转换损失以及系统功率匹配不当造成的损失所占比例最大。本文在以解决液压系统功率匹配损耗为目的的变频节能理论基础上,对变频电机变量泵驱动方式的能耗进行理论优化分析。通过建立液压系统变频电机变量泵、变频电机定量泵以及工频电机变量泵三种驱动方式下的Simulink与AMESim联合仿真模型,并对以上三种驱动方式的能耗进行比较,结果表明,以上三种驱动方式都能实现功率匹配的目的,但不同驱动方式下的液压泵和电机的能量转换效率不同,其中变频电机变量泵驱动方式不仅满足了液压系统功率匹配的要求,同时也提升了液压泵和电机的能量转换效率。 【关键词】：能耗 液压系统 功率匹配 能量转换效率
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM343;TH137
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 目录10-12
• 插图清单12-14
• 表格清单14-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 课题研究的背景和来源15
• 1.1.1 课题来源15
• 1.1.2 课题研究的背景和意义15
• 1.2 国内外节能概况15-18
• 1.3 本文主要研究内容18-19
• 第二章 电液比例排量控制轴向柱塞泵和变频异步电机仿真分析19-38
• 2.1 电液比例排量控制轴向柱塞泵工作原理19
• 2.2 基于AMESIM的电液比例轴向柱塞泵建模19-25
• 2.2.1 电液比例泵模型建立20-23
• 2.2.2 电液比例排量控制轴向柱塞泵压力流量特性分析23-25
• 2.3 三相异步电机数学模型25-28
• 2.4 三相异步电机矢量变频建模28-37
• 2.4.1 三相异步电机矢量变频原理28-29
• 2.4.2 三相/两相坐标变换3s/2s(clark变换)29-30
• 2.4.3 两相静止/两相旋转坐标变换2s/2r(park变换)30-31
• 2.4.4 三相异步电机矢量变频Simulink仿真模型31-34
• 2.4.5 仿真分析34-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 电机和泵单元效率优化38-58
• 3.1 异步电机效率建模及优化分析39-48
• 3.1.1 异步电机损耗模型建立39-43
• 3.1.2 异步电机效率优化分析43-48
• 3.2 柱塞泵效率分析48-53
• 3.2.1 柱塞泵能量损失形式49-51
• 3.2.2 柱塞泵效率影响因素分析51-53
• 3.3 异步电机和柱塞泵整体效率优化53-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第四章 液压系统节能仿真分析58-68
• 4.1 SIMUlink/AMESIM联合仿真原理58-59
• 4.2 联合仿真模型的建立59-62
• 4.3 仿真及结果分析62-67
• 4.3.1 变频电机定量泵驱动方式能效分析62-63
• 4.3.2 工频电机变量泵驱动方式能效分析63-64
• 4.3.3 变频电机变量泵驱动方式能效分析64-65
• 4.3.4 三种驱动方式能效对比65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 全文总结68-69
• 5.2 今后工作展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况74

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