基于Amesim 的电功率回收型液压实验台仿真

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摘要：0 引言 随着能源的日益紧张和环境问题的日益严峻，节能减排作为解决两大问题的重要手段和方法，有效的利用能源成为液压行业的目标。目前国内对此已开展了部分研究，国内长安大

0 引言

随着能源的日益紧张和环境问题的日益严峻，节能减排作为解决两大问题的重要手段和方法，有效的利用能源成为液压行业的目标。目前国内对此已开展了部分研究，国内长安大学王振川提出一种电能回收方式，采用能量转换方式存储能量，并通过Amesim 对其节能效果进行仿真[1]。本文提出了一种电功率回收的液压泵、马达实验系统，并利用Amesim 软件建立新型的电功率回收能量的液压泵实验模型，在不同的加载方式下对回收效率进行仿真。

1 实验台液压系统组成和工作原理

液压试验台包括变量泵和变量马达组成的液压回路，能量回收系统和复合电源系统，智能控制平台及相关信号检测元件。通过直流电动机驱动变量泵，变量泵输出的高压油带动负载变量马达旋转，变量马达将输入的动能转化为机械扭矩，最后驱动直流发电机，从而把液压油的内能转化为电能，将产生的电能通过储能装置存储起来并回馈到电动机中，不足的能量由电网补充供给电动机，以达到能量循环利用的目的。

1.1 液压回路

由变量泵、变量马达、电动机、直流发电机组成，电动机用于被试液压泵主体测试和加载。为了避免系统中的节流能量损失，系统主油路上没有串联任何阀件。变量马达的输出轴通过惯性块与直流发电机的驱动轴相连，通过这种方式产生的电量存储于复合电源中。在试验测试过程中，溢流阀决定系统的最高压力，当系统压力超过设定值时，系统溢流。

在液压系统运行过程中，转速传感器实时检测电动机实际转速并反馈给PI 控制器，通过PI 控制器控制电动机的转速，以实现对电动机转速的闭环控制；通过改变变量泵的排量，来调节变量泵的输出流量，控制平台输出信号从0 到1，泵排量由0 排量到全排量。

1.2 能量回收系统

能量回收系统作为电功率回收液压系统的重要组成部分，它由变量马达、直流发电机，负载调节器组成，变量马达和直流发电机通过惯性块及旋转扭矩产生器连接为一体，作为液压系统的负载，通过调节扭矩大小，来改变系统负载。直流发电机通过开关端口转换控制器有选择性地向蓄电池组供电。

1.3 复合能源系统

复合能源系统主要用于电能的存储、交直流转化，以及协同给发动机供电，它由蓄电池组、DC/DC 转化器、AC/DC转化器组成。蓄电池组由两个蓄电池组成，这两个蓄电池通过端口转化实现轮流充放电，一个蓄电池通过端口转化器与直流发电机相连，另一个蓄电池通过端口转化器与DC/DC 转换器输入端相连，当被充电的蓄电池SOC 状态达到充电上限值时，控制平台检测到这一信号状态并向端口转换控制器发出转换信号，控制端口转化器进行端口切换，从而实现这两个蓄电池的充放电接口交换，被充满电的蓄电池接入到DC/DC 转化器为电动机供电，原功率输出蓄电池又被接入直流发电机端口进行充电，整个转换过程实现能量的连续流动。

1.4 智能控制平台

它包括滤波电路、DSP 处理器、光电隔离电路以及驱动放大电路。采集各传感器检测系统压力、流量、转速、扭矩及蓄电池组SOC 状态等参数状况，这些信号经滤波电路处理后，输入至DSP 中，DSP 对输入数据进行处理后经光电隔离电路输出PWM 信号，PWM 信号经驱动放大电路控制电机电枢电流，从而实现电机转速控制，改变液压泵、液压马达排量，控制负载调节系统，使系统按照要求稳定安全运行。

2 功率回收型液压试验台建模

针对本文研究的功率回收型液压试验台系统，选择Amesim 中的液压库、机械库、信号控制库、电机及驱动库中的元件，所建立的仿真模型如图2 所示，该模型主要由液压回路模块、能量回收模块、复合能源模块，加载单元等组成，其中加载单元在能量回收模块内。

完成模型搭建后，分别在子模型模式下选择最优子模型，参数模式下设置相关参数。模型参数如表1 所示。

表1 液压试验台模型参数元件 参数液压泵/马达 最大排量 190cc/rev蓄能器 容积气体预压力0.4L 15MPa溢流阀 溢流压力 40MPa电动机 最大输出功率额定转速300kW 2000r/min蓄电池扭矩产生元件容量满载110A*H 1500N*m

3 仿真分析

在上述所建立的功率回收型液压试验台模型上，选择合理的负载工况进行仿真，根据仿真结果对试验台系统的性能进行分析，并对系统评价。

3.1 液压系统功率回收效率试验

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文章来源：《能源与节能》 网址: http://www.nyyjnzz.cn/qikandaodu/2021/0207/812.html

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