外文翻译=SR液压泵的驱动性能=4000字符

毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 外文出处： www.CNKI.com 附 件： 1. 原文 ； 2. 译文 2013 年 03 月 1 SR液压泵的驱动性能 b.c .金姆 ；dh 李 ；jw 安 EME部门 ；庆星 大学 ,608 - 736年 ,韩国釜山 奥蒂斯 ,昌原 ,韩国 摘要： 本文提出了一个采用变速 SR 驱动器和恒流泵 的 液压泵系统。液压泵 选用 最大速度、转矩决心的 机械规格 。驱动系统在 最低功耗的基础上 保持预设油压。为了节省液压泵电力和油压的功耗 ， 操作速度 SR的 SRM信号反馈到 DSP控制器和驱动控制。试验装置 有 一个 2.2 千瓦 ,12/8 极 SR 电机和基于 DSP 设计和测试的数字控制器。测试结果表明 ,该系统有一些不错的功能 ,如效率高和快速响应 的 特性。 2 1.引言 液压泵系统 十分 广泛 的 用于 建造 机械、 车辆制动系统 和 工业应用的 自动控制系统。液压 泵系统 的高动力特性可以使它提供高动力 和 流畅平稳的控制力 。 液压 泵系统的负载转矩 在试验中有了戏剧性的改变，液压泵 电机 为了 获得高运行效率 而满载载荷 。最近 , 驱动液压泵系统 的 高性能 之所以非常受关注归功于它的 电机 可以平稳 和 迅速的使 电源 达到负载 1。 在 传统的液压 泵系统 中 , 感应电动机 由于 成本和 操作 简单 而 被广泛应用。然而 ,一般的具有可变负载条件的感应电动机 的速度控制系统已经不适用于高性能的液压泵 系统 ,而且传动感应电动机的 变速控制需要额外的逆变器系统。 最近 ,调查发现 SRM(开关磁阻电动机 )由于机械强度和成本优势广泛应用 于 工业 2 - 6。 SRM的简便 、低成本、和 稳定 的结构是适合于变速和牵引应用程序 的 。 SRM 结构简单 ,而且 因为每个阶段的分离 能够快速直观的找到错误 7。此外 ,由于 SRM 有着高的 功率和转矩重量比率 以及 宽 的 调速范围和良好的起动特性 ， 因此 它适用于 经常停止 ,或者 开始 就处于 满载条件 的 液压泵系统 9-11。 在本文中 ,SR驱动系统 通过 适当的油压控制方法提出了恒定容量液压泵系统。从基本的机械规格的液压油泵 ,电机转速和基础的转矩得到了 由 有限元法 为 原型设计 的 SRM。 为了使操作性能更适合自身，电动机的速度和转矩被节能模式控制以减少油温的上升。 根据 SR传动系统液压泵测试与传统的液压泵和实验结果表明 ,该 SR驱动适用于高性能 液压泵系统。 3 2.SR推动液压泵 2.1 SRM 的 设计 传统液压 泵由于 能够方便的将 马达驱动 改 为 感应电动机 ，所以 感应电动机尺寸决定了 SRM 的外部尺寸。 根据 最大转矩和额定速度特性进行详细的设计得到了该液压泵的机械规格。 最大流量的液压泵是由容积效率和泵转速如下 1： (1) 这里： ： 最大输出通量 ： 泵速率 rpm ： 泵流量 在 压力确定的与假设恒定输出通量和不损失油液压泵如下 ： （ 2） 这里： ： 油压 Mpa ： 泵转矩 Nm 从方程 (1)和 (2), SRM 的最大转矩和额定速度分别为 9.7(Nm)和 3000(rpm)。 尽管许多优点特性 ,但 SRM 液压泵 在 实际应用 中有诸多 限制如由于噪声和机械振动。而且 根据定子和转子磁极数 组， SRM 使用 的 磁阻转矩和 性能 是有很大不同的。 所以 设计过程的 SRM 不同于直流和交流电机。 SRM 弧 是一般 结合定子和转子极阵列的 6/4 的赔率 ,8/6 的 12/8 和 16/12。然而 8/6和 16/12 SRM 不适合 液压 泵应用 于四相 逆变器系统的复杂性和成本问题。在本文中 , 因为转矩脉动和 SRM 噪声定子和转子的数量组合是选定的 12/8。 为了液压泵 SRM 得到一个好的 性能 ,根据效率和转矩特性进行了定子和转子极弧分析。图 1 显示了根据效率和输出转矩特性定子和转子极弧的 模拟 结果。 4 （ a） 效率特性 （ b） 转矩特性 图 1 SRM根据定子和转子极弧的 实验 结果 模拟 是通过改变定子极弧 来 实现 改变 转 子极弧。在图 1, 在低定子和转子极弧 时 输出转矩和效率是更好的。然而 ,在关键的定子和转子弧 , 在一些转子位置由于死区输出转矩为零 ， 自起动是不可能的。在本文中 , 考虑了效率、转矩和死区定子和转子极弧决心为15 和 16度 。 图 2 显示了固定外尺寸的 SRM 根据深度率的定子、转子的磁极和 配合而使 转矩和效率的变化。虽然 ,SRM低深度率具有更好的转矩和转子极效率特点 ,但 由于 SRM的低职业率和高电流密度与低利率深度 使 转子磁极 有 严重的制造难度和热的问题。因为机械振动增大定子 连接， 厚的薄的定子齿、定子轭被选中范围在定子齿宽 2/3。根据转子磁极的速度深度和轭原型 SRM 的扭矩和效率描述抛物线特性显示为图 2(b)。效率是减少高速率的转子磁极深度和轭由于浓度的磁通密度。在其他情况下 了 边缘效应 。 在原型 SRM， 考虑效率和转矩特性的速率 ， 转子的速度极深度和转子磁轭与定子极深度和轭是 40%和 54%。 5 （ a） 转矩和效率与深度的定子磁极 （ b） 转矩和效率与转子磁极的深度 图 2 SRM定子和转子磁极的特性与深度转矩和效率 2.2设计比较 表 1 显示了规范和仿真结果设计原型 SRM 规范的原型 SRM 参数 数值 参数 数值 堆栈长度 95 mm 空气间隙 0.25mm 定子直径 135mm 转动 52 转子直径 70mm 最大扭矩 9.96Nm 定子 极弧 16 deg 回转 速度 3000rpm 转子 极弧 15deg 效率 87% 图 3 显示了转子和定子 的 截面 ,总成的设计原型为液压泵应用。 SRM 额定输出功率是 6 2.2(千瓦 )220(Vac)输入电压。堆栈长度是 95mm和转相绕组的数量是 52转 。 （ a） 原型 SRM的截面 （ b） 转子 （ c） 定子 7 3. 对 SRM 液压泵的控制 图 4 表示液压泵的烟道和油 -压力的关系。在预置油压、流量泵是有限的最大通量超过预设油压、流量控制节电模式显示为图 4。在一个高油压、油温、快增长与摩擦的高通量。因为这个原因 ,最大通量是在有限的高油压范围。 图 4 通量和油压的关系 因为流量恒定容量液压泵系统电机转速成正比 ,可以调整液压泵的通量控制电机的速度。 图 5通量和油压控制的方块图 图 5 显示了通量和油压控制与节能模式的框图。 SRM 的参考速度 , 参考通量和实际油压是分别正比于由 , 。为了控制油压 , 参考比例控制器确定泵的外控制回路速度。 PI 速度控制器调整实际的 SRM 在内部控制循环速度。预设在节电模式通量时间表是由机械结构的液压泵和石油显示。在油压控制器 (图 4),如果参考速度的 p 控制器是大于 8 节电模式速度 ,那么速度的节电模式被选中作为一个新的参考价值。 图 6 解释提出液压泵系统与 SR驱动的控制框图。 SRM为 驱动泵齿轮和输出 通量的油罐。 图 6液压泵系统与 SR驱动的全框图 9 4、 实验和结果 4.1 实验系统设置 原型 SR 驱动液压油泵系统是 以 速度和 转速 -扭矩响应特性 的方向进行测试 。图 7 显示了试验装置的 液压 泵系统原型 SR驱动。 图 7 水力泵系统与 SR驱动的试验装置的 应用的 SRM 数字控制器 是德州仪器 的 DSP TMS320LF2407。计算的速度由 2000 年SRM(ppr)光学编码器和 QEP 功能 得出 每个 周期为 1.6 TMS320LF2407(ms)。 相电流信号和实际油压信号检测传感器和转换为在内部 10 位 ADC 的 DSP数字数据。当前的控制是通过 PWM 方法实现 SRM 100us采样周期。一个不对称的经典逆变器与600V,50AIGBT 模块 ,提供了对 SRM 脉冲电源。 2 .实验结果 图 8 显示了原型 SR驱动液压泵系统中的转速 -扭矩和操作效率 图 8原型 SR驱动的转速 -扭矩和效率特性 10 为了保证目标在低油压速度范围 ,输出转矩的 SRM 是 13(Nm),大于所需的最大转矩9.7(Nm)。在 SR驱动器在满载状态的最大操作效率是 84%这是低于经典变频系统设计值87%由于制造误差和控制条件的。 图 9 显示了通量响应的液压泵。参考通量 在 5(Mpa)油压 情况下 改变为 15(L/min)到5(L/min)。在节电模式由于参考通量是有限的 ， 实际的油压 仅为 2(Mpa)。在低通量 ,实际的油压是快速增加的参考价值 5(Mpa)显示为 图 8。 图 9通量控制液压泵的结果在 5(Mpa) 图 10 分别是泵在 I.25、 2 和 3.0(Mpa) 的阶跃响应。在 图 9 是到达在参考价值在200(ms) 实际油压力和电机的速度调节根据油压。 图 10油压控制的特点 在 液压 泵系统 , 因为 液压 油的粘度 ，液压 油的温度变化是非常重要的。在高温 情况下 很难保持 液压 油的油压低粘度 ，而在 低温 条件下 高粘度 液压 油 的 压力变化 会发生 快速响应。在 图 11 中 电动机和 液压 油的温度变化显示了一 个稳定的操作。 11 图 11温度变化的 SRM和石油在连续操作的液压泵 12 结 论 本文研究了 SR 驱动液压泵系统的性能。在传统的 液压 泵系统 ,感应电动机驱动系统被替换为一个原型 SR 驱动。一个考虑效率和输出转矩 12/8 的 2.2kwSRM设计。 原型 SR 驱动在全负载 时 的液压泵系统 时具有 84%效率。 很好的实现 SRM 可以快速动态响应油压控制的系列转矩特性。 在 DSP 控制器与节电模式 ,因为 是限制实际油压和通量的 故 提出了原型 SR 驱动液压泵。 其组成是由 PI 速度控制器的内循环和外 p 压力 控制器控制通量 ， 油压与光学编码器以及 压力传感器。 实验结果显示液压泵系统与 SR驱动 具有更多的优点 。 致 谢 本工作 是 在先进的电机和电力电子中心 (AEMPEC)进行 , 这是由韩国 MOCIE(商务部、工业和能源 )下属 电气和科学研究所 (KESRI)(r - 2005 b - 109)支持。 13 参考文献 1 詹姆 l 约翰逊 et al,介绍流体动力 ,科学与技术 ,2004 2 C.S.金姆 , M G 金 ,h . g .李和 J W 安 ,“ 发展和驱动系统为小型 SRM拖板车 ” 年度 Proc。的 KIEE,页 732 - 734。 3 C.S. 金姆 ,S.G.哦 ,J.W.安和 Y .M.黄 ,” 的设计和特点为低速车辆 SRM驱动 “ 年度 proc的 KIEE,页 871 - 873 4 阿里 瓦埃勒 ,杰夫 Zuraski,法哈德 保仑 和 阿肖克 强迪 ,建模和分析电动助力转向系统 ” 转向和悬架技术研讨会 ,1999 (5 P.J.劳伦斯 ,J.M.斯蒂芬森和 P.T.菲利普 et al,“ 变速开关磁阻电机 ”,IEE Proc 。 B,vol.127,4号 ,1980,pp.253 - 265。 6 H 陈和 G 谢 ,” 一个开关 磁阻电动机驱动系统为蓄电池电动汽车在煤矿 ”, 在第五 IFAC 研讨会 ,1998年低成本自动化 ,pp.90 - 95。 7 D.E.卡梅隆 ,j h朗和 S.D.尤门思 ,起源和减少噪声在双凸极可变磁阻电机 ,台湾。工业应用 ,卷。ia 28,没有。 6、 12月 1992年 ,pp.1250 - 1255. 8 C 波洛克 ,“ 吴 ”； 声学噪声对消技术 ,开关磁阻驱动 ”,IEEE