变转速液压容积调速系统的控制结构

　　变转速液压容积调速系统依靠改变电机转速实现对执行机构的速度调节,是一种新型容积调速回路,具有高效节能、结构简单、噪声低、容易实现计算机 控制等优点。但由于控制对象是电机,而被控量是液压缸或马达转速,整个控制系统存在较大的非线性、油液的泄漏以及温度的变化等因素影响,因而变转速液压容 积调速系统控制特性差,需要研究控制结构。不同的控制结构具有不同的特点,适用于不同的液压系统和不同要求的场合。

　　目前,变转速液压容积调速系统所采用的控制结构有四种:恒压频比(U/f)开环控制、矢量小闭环控制、负载压力补偿控制和速度大闭环反馈补偿控 制。本文简述了这四种控制结构,针对大惯性变转速液压容积调速系统的特点,提出了新的复合补偿控制结构,对于提高大惯性变转速液压容积调速系统的控制特性 具有较大意义。

　　1 U/f开环控制

　　这种控制方案的优缺点是显而易见的。其优点在于:无需增加任何检测和控制设备,对变频器性能要求低、成本低廉,最容易实现。缺点是变频器的控制 特性比较差;变频器低频时可能转矩不足,设定低频补偿功能容易产生过补偿或欠补偿而引起跳闸,也会带来附加能耗;更主要的是U/f开环控制不能补偿液压系 统的泄漏和电机机械特性的变化,系统调速精度得不到保证。

　　由于这种控制结构简单、容易实现、投资少,因此它是目前应用最多的一种控制形式。

　　2 矢量小闭环控制

　　高性能变频器带有矢量控制功能。矢量控制分有速度传感器和无速度传感器的矢量控制两种。当电机调速范围不大时常采用无速度传感器方式;当电机调 速范围较大,即在极低的转速下也要求具有高动态性能和高转速精度时,一般才采用有速度传感器方式。带有矢量小闭环控制的变转速液压容积调速系统框图如图1 所示。

　　矢量控制方式的特点是电机的控制特性好,但对变频器性能要求高,变频器价格较贵,有的还需要速度传感器。另外,这种控制方式不能补偿马达转速或液压缸的速度受负载或油温变化的影响,执行器的调速精度较U/f开环控制时要好,但仍不能得到可靠的保证。

　　3 负载压力补偿控制

　　负载压力补偿控制框图如图2所示,图中的KcL是比例控制器。它实质上是在一般的开环控制或一般的矢量控制的基础上附加负载前馈补偿控制,它对 抑制负载扰动影响、补偿液压系统的泄漏和电机机械特性的变化造成的马达转速降低有较好的效果,但也容易产生过补偿或欠补偿,执行器的调速精度较未附加负载 前馈补偿控制时的效果要好,但仍不能得到可靠的保证。文献[1]对变转速液压电梯采用了负载压力补偿控制。