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脉宽调制型液压变压器的设计与仿真

刘涛 韩炎 李浩 赵丁选

刘涛,韩炎,李浩, 等. 脉宽调制型液压变压器的设计与仿真[J]. 机械科学与技术,2022,41(11):1753-1758 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200472
引用本文: 刘涛,韩炎,李浩, 等. 脉宽调制型液压变压器的设计与仿真[J]. 机械科学与技术,2022,41(11):1753-1758 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200472
LIU Tao, HAN Yan, LI Hao, ZHAO Dingxuan. Design and Simulation of PWM Hydraulic Transformer[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(11): 1753-1758. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200472
Citation: LIU Tao, HAN Yan, LI Hao, ZHAO Dingxuan. Design and Simulation of PWM Hydraulic Transformer[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(11): 1753-1758. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200472

脉宽调制型液压变压器的设计与仿真

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200472
基金项目: 国家重点研发计划(2016YFC0802902)
详细信息
    作者简介:

    刘涛(1973−),副教授,博士,研究方向为新型液压元件和机电控制系统,liutao@ysu.edu.cn

  • 中图分类号: TG156

Design and Simulation of PWM Hydraulic Transformer

  • 摘要: 设计了一种脉宽调制型液压变压器,其由泵/马达流量单元和控制阀组组成,通过控制A、B两侧高速开关阀脉宽信号的占空比实现变压功能。介绍了脉宽调制型液压变压器的工作原理,通过理论推导和数学建模验证了其原理的可行性,并利用AMESim仿真软件对脉宽调制型液压变压器的变压过程进行仿真分析。脉宽调制型液压变压器控制灵活,调压范围大,可作为恒压网络系统中的二次调节元件驱动直线负载,还可回收负载端的压力能,对提高液压系统效率具有重要意义。
  • 图  1  脉宽调制型也液压变压器原理示意图

    图  2  脉宽调制型液压变压器的控制原理图

    图  3  高速开关阀结构示意图

    图  4  脉宽调制型液压变压器的仿真模型

    图  5  增压工况压力-时间图

    图  6  增压工况流量-时间图

    图  7  B侧压力图

    图  8  B侧流量图

    图  9  降压工况时B口压力-占空比图

    图  10  降压工况时B口流量-占空比图

    表  1  仿真参数设置

          名称设定值
    恒压源压力 60 bar
    泵/马达单元容积效率 90%
    泵/马达单元转动惯量 0.01 kg·m2
    高速开关阀最大流量下的压降 10 bar
    高速开关阀允许通过的最大流量 5.6 L/min
    蓄能器预充压力 30 bar
    下载: 导出CSV
  • [1] 张祝新, 李伟建, 刘涛, 等. 数字型液压变压器结构设计与压变特性研究[J]. 农业机械学报, 2020, 51(3): 402-409 doi: 10.6041/j.issn.1000-1298.2020.03.047

    ZHANG Z X, LI W J, LIU T, et al. Structural design and pressure change characteristics of digital hydraulic transformer[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2020, 51(3): 402-409 (in Chinese) doi: 10.6041/j.issn.1000-1298.2020.03.047
    [2] 姜继海, 杨冠中. 液压系统中液压变压器的发展及研究现状[J]. 长安大学学报(自然科学版), 2016, 36(6): 118-126 doi: 10.3969/j.issn.1671-8879.2016.06.016

    JIANG J H, YANG G Z. Development and research status of hydraulic transformer in hydraulic system[J]. Journal of Chang'an University (Natural Science Edition), 2016, 36(6): 118-126 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1671-8879.2016.06.016
    [3] ACHTEN P A J, VAN DEN BRINK T. A hydraulic transformer with a swash block control around three axis of rotation[C]//Proceedings of the 8th International Fluid Power Conference. Dresden, Germany: Springer-Verlag, 2012: 411-422
    [4] 石陆军. 双变量对称式液压变压器的特性分析[D]. 长春: 吉林大学, 2017: 33-35

    SHI L J. The characteristic analyses of bivariate symmetric-type structure hydraulic transformer[D]. Changchun: Jilin University, 2017: 33-35 (in Chinese)
    [5] 刘涛, 李伟建, 张鑫宇. 数字型液压变压器: 中国, 106958546A[P]. 2017-07-18

    LIU T, LI W J, ZHANG X Y. Digital hydraulic transformer: CN, 106958546A[P]. 2017-07-18 (in Chinese)
    [6] 刘忠迅. 双转子液压变压器的理论分析与实验研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2020: 27-29

    LIU Z X. Theoretical and experimental research on double rotor hydraulic transformer[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2020: 27-29 (in Chinese)
    [7] 高强, 朱玉川, 罗樟, 等. 高速开关阀控液压缸的位置控制半实物仿真研究[J]. 北京理工大学学报, 2019, 39(10): 1091-1096

    GAO Q, ZHU Y C, LUO Z, et al. Hardware-in-the-loop simulation for position control of hydraulic cylinder using high speed on/off valve[J]. Transactions of Beijing Institute of Technology, 2019, 39(10): 1091-1096 (in Chinese)
    [8] 赵劲松, 张传笔, 赵子宁, 等. 高速开关数字阀的静动态特性[J]. 中国机械工程, 2018, 29(2): 145-150+157 doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2018.02.004

    ZHAO J S, ZHANG C B, ZHAO Z N, et al. Static and dynamic characteristics of high-speed on-off digital valves[J]. China Mechanical Engineering, 2018, 29(2): 145-150+157 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2018.02.004
    [9] 王伟玮, 宋健, 李亮, 等. 高速开关阀在高频PWM控制下的比例功能[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2011, 51(5): 715-719

    WANG W W, SONG J, LI L, et al. High speed on-off solenoid valve with proportional control based on high frequency PWM control[J]. Journal of Tsinghua University (Natural Science Edition), 2011, 51(5): 715-719 (in Chinese)
    [10] ZHAO L M, WU H C, ZHAO L, et al. Optimization of the high-speed on-off valve of an automatic transmission[J]. IOP Conference Series:Materials Science and Engineering, 2018, 339: 012035 doi: 10.1088/1757-899X/339/1/012035
    [11] 孙仁福. 数字液压变压器工作特性的实验研究[D]. 秦皇岛: 燕山大学, 2019: 23-25

    SUN R F. Research on the working characteristics of digital hydraulic transformers[D]. Qinhuangdao: Yanshan University, 2019: 23-25 (in Chinese)
    [12] BRUNO N, ZHU Y C, LIU C, et al. Development of a piezoelectric high speed on/off valve and its application to pneumatic closed-loop position control system[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2019, 33(6): 2747-2759 doi: 10.1007/s12206-019-0521-9
    [13] 朱改新, 葛于国, 张媛, 等. 蓄能器储能技术在液压抽油机的应用[J]. 装备制造术, 2017(8): 139-142

    ZHU G X, GE Y G, ZHANG Y, et al. The application of the accumulator in the hydraulic pumping unit[J]. Equipment Manufacturing Technology, 2017(8): 139-142 (in Chinese)
    [14] 尤裕荣, 袁洪滨, 王春民, 等. PWM高速开关阀动态调节特性仿真研究[J]. 火箭推进, 2012, 38(5): 24-29 doi: 10.3969/j.issn.1672-9374.2012.05.006

    YOU Y R, YUAN H B, WANG C M, et al. Simulation of dynamic regulating characteristics of PWM high-speed on-off valve[J]. Journal of Rocket Propulsion, 2012, 38(5): 24-29 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1672-9374.2012.05.006
    [15] 梁全, 苏齐莹. 液压系统AMESim计算机仿真指南[M]. 北京: 机械工业出版社, 2014: 10-24

    LIANG Q, SU Q Y. AMESim computer simulation guide for hydraulic system[M]. Beijing: China Machine Press, 2014: 10-24 (in Chinese)
    [16] SHEN W, WANG J H. A robust controller design for networked hydraulic pressure control system based on CPR[J]. Peer-to-Peer Networking and Applications, 2019, 12(6): 1651-1661 doi: 10.1007/s12083-019-00760-0
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  • 收稿日期:  2020-10-08
  • 刊出日期:  2023-02-04

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