專利名稱：一種用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)。
技術(shù)背景工程機(jī)械，特別是大型的工程機(jī)械，如大型起重機(jī)，挖掘機(jī)等，但有時(shí)因 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境限制，不能采用電網(wǎng)為工程機(jī)械提供電能，工程機(jī)械利用內(nèi)部發(fā)電系 統(tǒng)發(fā)電，將生成的電能傳送到負(fù)載，以保證正常工作。參閱圖l，示出現(xiàn)有用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)ll、電機(jī)l2、及電能調(diào)節(jié)裝置13。發(fā)動(dòng)機(jī)11可為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)11帶 動(dòng)電機(jī)12的輪軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)，生成電能，再將電能通過(guò)電能調(diào)節(jié)裝置13供給主 負(fù)載，同時(shí)直接提供給輔助負(fù)載。電能調(diào)節(jié)裝置13包括并行連接在正負(fù)母線之間的8個(gè)支路，其中，第1、 2、 3支路為輸入支路，第4支路為穩(wěn)壓支路，第5支路為斬波支路，第6、 7、 8支^各為輸出支^各。第1支路包括串連的二極管Dl和二極管D2， 二極管Dl的負(fù)極連接正母 線，二極管D2的正極連接負(fù)母線，二極管Dl和二極管D2的公共端通過(guò)電感 Ll連接第一輸入端；第2支路包括串連的二極管D3和二極管D4, 二極管D3 的負(fù)極連接正母線，二極管D4的正極連接負(fù)母線，二極管D3和二極管DA的 公共端通過(guò)電感L2連接第二輸入端；第3支路包括串連的二極管D5和二極管 D6, 二極管D5的負(fù)極連接正母線，二極管D6的正極連接負(fù)母線，二極管D5 和二才及管D6的/>共端通過(guò)電感L3連"l妄第三輸入端。電才幾12輸出的三相交流電，分別經(jīng)電感L1、電感L2、電感L3濾波后， 分別輸入端第1支路、第2支路、和第3支路。在第1支路，交流電通過(guò)二極 管Dl和二極管D2交互的施加于直流的正母線和負(fù)母線上。第2支路、第3 支路的工作原理與第1支路相同，不再贅述。第4支3各包括串連的電容C1和電容C2，電容C1和電容C2通過(guò)充》丈電， 穩(wěn)定正負(fù)母線間的電壓。第5支路包括串連的功率半導(dǎo)體元件Pl和電阻Rl，及與電阻R1反并聯(lián) 的二極管D7。當(dāng)正負(fù)母線間電壓過(guò)大，控制功率半導(dǎo)體元件P1導(dǎo)通，電流經(jīng)電阻R1從正母線流向負(fù)母線，部分電能在電阻R1上消耗，防止正負(fù)母線間電壓過(guò)大。第6支路包括串連的功率半導(dǎo)體元件P2和功率半導(dǎo)體元件P3，功率半導(dǎo) 體元件P2和功率半導(dǎo)體元件P3的公共端連接第一輸出端；第7支路包括串連 的功率半導(dǎo)體元件P4和功率半導(dǎo)體元件P5，功率半導(dǎo)體元件P4和功率半導(dǎo) 體元件P5的公共端連接第二輸出端；第8支路包括串連的功率半導(dǎo)體元件P6 和功率半導(dǎo)體元件P7，功率半導(dǎo)體元件P6和功率半導(dǎo)體元件P7的公共端連 接第三輸出端。每個(gè)功率半導(dǎo)體元件都包括一個(gè)反并聯(lián)的二極管。在第6支路、第7支路、第8支路，分別通過(guò)有序地控制功率半導(dǎo)體元件 的導(dǎo)通、截止，可在第一輸出端，第二輸出端、第三輸出端輸出頻率可控的三 相交流電壓，供給負(fù)載使用。傳動(dòng)系統(tǒng)在控制上，主要是通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)11轉(zhuǎn)速以及電機(jī)12勵(lì)磁的調(diào)節(jié)， 以維持輸出的三相交流電的電壓和頻率的恒定。為維持輸出頻率的恒定，需要 將發(fā)動(dòng)機(jī)11的轉(zhuǎn)速維持為恒定。電機(jī)12內(nèi)部勵(lì)磁單元通過(guò)對(duì)勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié) 來(lái)維持輸出電壓的穩(wěn)定。電機(jī)12輸出的電能直接提供給輔助負(fù)載。工程機(jī)械在工作中，負(fù)載較輕和制動(dòng)情況較多，例如，等待、下降運(yùn)行、 平移運(yùn)行等，這時(shí)負(fù)栽所需的電能較小，但發(fā)動(dòng)機(jī)11為了維持輸出電壓頻率 的恒定，在工作全范圍內(nèi)都將轉(zhuǎn)速維持為較高的額定轉(zhuǎn)速，如，1500rpm或 1800rpm，影響燃油的經(jīng)濟(jì)性。負(fù)載執(zhí)行機(jī)構(gòu)在制動(dòng)時(shí)，會(huì)回饋部分能量到電能調(diào)節(jié)裝置13的正負(fù)母線 上，使正負(fù)母線間電壓升高，但這部分電能通過(guò)電阻Rl被消耗掉，不能被很 好的利用以節(jié)省燃油。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，該傳動(dòng) 系統(tǒng)具有優(yōu)良的燃油經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明一種用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、及電能調(diào)節(jié)裝 置，所述發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述電機(jī)運(yùn)行，所述電機(jī)輸出端連接所述電能調(diào)節(jié)裝置， 還包括負(fù)載反饋裝置，轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置、及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置所述負(fù)載反饋裝置，用于接收負(fù)載狀況信號(hào)；所述轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置，用于依據(jù)該信號(hào)計(jì)算所述發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速；所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，用于指令所述發(fā)動(dòng)機(jī)按上述設(shè)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。優(yōu)選的，所述電能調(diào)節(jié)裝置包括正負(fù)母線、可控輸入端、及可控輸出端，所述可控輸入端和所述可控輸出端并聯(lián)在所述正負(fù)母線間；所述可控輸入端， 接收控制指令，用于依據(jù)所述控制指令將所述電機(jī)輸出的電能傳送到所述正負(fù) 母線上，或?qū)⑺稣?fù)母線上的電能回傳到所述電機(jī)；所述可控輸出端，接收 控制指令，用于依據(jù)所述控制指令將所述正負(fù)母線上的電能傳送到負(fù)載，或?qū)?負(fù)載返回的電能傳送到所述正負(fù)母線上。優(yōu)選的，所述可控輸入端由并聯(lián)在所述正負(fù)母線之間的至少2個(gè)支路組 成，各支路都包含串連的兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件，兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通端相串 連，兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件的公共端連接所述電機(jī)的相應(yīng)輸出端。優(yōu)選的，所述可控開(kāi)關(guān)元件為功率半導(dǎo)體元件。優(yōu)選的，所述電能調(diào)節(jié)裝置還包括連接在所述正負(fù)母線間的輔助可控輸出 端所述輔助可控輸出端，接收控制指令，用于依據(jù)所述控制指令將所述正負(fù) 母線上的電能輸出到輔助負(fù)載。優(yōu)選的，所述輔助可控輸出端包括正負(fù)子母線，至少2個(gè)支路并聯(lián)在所述 正負(fù)子母線之間，各支路包含串連的兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件，兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件的 導(dǎo)通端相串連，兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件的公共端連接輔助負(fù)載的相應(yīng)輸入端。優(yōu)選的，所述可控開(kāi)關(guān)元件為功率半導(dǎo)體元件。優(yōu)選的，所述電能調(diào)節(jié)裝置還包括濾波電路，所述濾波電路與所述輔助可 控輸出端連接，用于對(duì)所述輔助可控輸出端輸出的電壓進(jìn)行濾波處理。優(yōu)選的，所述電能調(diào)節(jié)裝置還包括升壓電^各，所述升壓電^^連接在所述正 負(fù)母線上，用于在啟動(dòng)時(shí)，升高所述正負(fù)母線間的電壓。優(yōu)選的，所述升壓電路包括輔助電源Ul、電感L7、三極管Q1、電容C6、 二極管D2，輔助電源Ul的正極通過(guò)電感L7連接二極管D2的正極，二極管D2 的負(fù)極連接正母線，輔助電源Ul的負(fù)極連接負(fù)母線；電容C6設(shè)置在二極管 Dl負(fù)極和輔助電源Ul的負(fù)極間，三極管Ql的集電極連接二極管D2正極，發(fā) 射極連接輔助電源Ul的負(fù)極，基極連接控制端。優(yōu)選的，所述升壓電路包括輔助電源Ul、電感L7、電容C6、功率半導(dǎo)體元件P20、及功率半導(dǎo)體元件P21,功率半導(dǎo)體元件P20和功率半導(dǎo)體元件P21 串連后，與電容C6并聯(lián)在正負(fù)母線間，輔助電源Ul的正極通過(guò)電感L7連接 功率半導(dǎo)體元件P20和及功率半導(dǎo)體元件P21的公共端，輔助電源Ul的負(fù)極 負(fù)母線。優(yōu)選的，傳動(dòng)系統(tǒng)還包括電壓檢測(cè)裝置，轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置、及轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)裝置 所述電壓檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述電能調(diào)節(jié)裝置正負(fù)母線間的電壓；所述轉(zhuǎn)矩 運(yùn)算裝置，用于依據(jù)電壓設(shè)定值和上述電壓檢測(cè)值，計(jì)算所述發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn) 矩；所述轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)裝置，用于按上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩指令所述電機(jī)運(yùn)行。優(yōu)選的，傳動(dòng)系統(tǒng)還包括速度檢測(cè)裝置、功率限定裝置、及第一轉(zhuǎn)矩限定 裝置所述速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；所述功率限定裝置， 用于將所述發(fā)動(dòng)機(jī)最大正功率除以上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)值，得到最大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩；將所 述發(fā)動(dòng)機(jī)最大負(fù)功率除以上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)值，得到最大再生轉(zhuǎn)矩；第一轉(zhuǎn)矩限定 裝置，用于在上述^:定轉(zhuǎn)矩大于上述最大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，將"&定轉(zhuǎn)矩值調(diào)整為最 大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩值；在上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩小于上述最大再生轉(zhuǎn)矩時(shí)，將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào)整 為最大再生轉(zhuǎn)矩值。優(yōu)選的，傳動(dòng)系統(tǒng)還包括第二轉(zhuǎn)矩限定裝置，用于在上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩大于 所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大正轉(zhuǎn)矩時(shí)，將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào)整為最大轉(zhuǎn)矩值；在上述設(shè)定轉(zhuǎn) 矩小于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大負(fù)轉(zhuǎn)矩時(shí)，將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào)整為最大負(fù)轉(zhuǎn)矩值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)工程機(jī)械在工作時(shí)，不同的工況所需的電能不同，本發(fā)明依據(jù)負(fù)載大小調(diào) 節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載相適應(yīng)。在負(fù)載較小時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)只維持 較低的轉(zhuǎn)速，以節(jié)省燃油。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中維持較高額定轉(zhuǎn) 速，本發(fā)明傳動(dòng)系統(tǒng)具有優(yōu)良的燃油經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明通過(guò)可控輸入端和可控輸出端，可靈活地將電能由電機(jī)側(cè)傳送到負(fù) 載側(cè)，還可以將電能由負(fù)載側(cè)回送到電機(jī)側(cè)，實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng)。負(fù)載制動(dòng) 時(shí)，會(huì)回饋一部分多余的電能，該回饋能量可通過(guò)可控輸出端回流到正負(fù)母線， 再通過(guò)可控輸入端將該回饋電能回流到輸入側(cè)的電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)可 以大幅降低噴油，達(dá)到節(jié)約燃油的目的。


8圖1為現(xiàn)有用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖； 圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖； 圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例電能調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例電能調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例電能調(diào)節(jié)裝置的電路圖； 圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例電能調(diào)節(jié)裝置的電路圖； 圖7為本發(fā)明第三實(shí)施例電能調(diào)節(jié)裝置的電路圖； 圖8為本發(fā)明第二實(shí)施例用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖； 圖9為本發(fā)明第三實(shí)施例用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一 步詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)負(fù)載狀況，依據(jù)負(fù)載大小調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，在負(fù)載較小 時(shí)，降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；在負(fù)載較大時(shí)，增加發(fā)動(dòng)機(jī)裝速，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載 相適應(yīng)，并且能量可以通過(guò)電能調(diào)節(jié)裝置以達(dá)到雙向流動(dòng)的目的。充分利用負(fù) 載的制動(dòng)功率降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗，以獲得優(yōu)良的燃油經(jīng)濟(jì)性。參閱圖2，示出本發(fā)明第一實(shí)施例用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)電系 統(tǒng)和負(fù)載反饋系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)21、電機(jī)22、及電能調(diào)節(jié)裝置23, 負(fù)載反饋系統(tǒng)包括負(fù)載反饋裝置24,轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置25、及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置26。發(fā)動(dòng)機(jī)21與電機(jī)22同轉(zhuǎn)軸連接，電機(jī)22輸出端連接電能調(diào)節(jié)裝置23的 輸入端，電能調(diào)節(jié)裝置23的輸出端連接負(fù)載，電機(jī)22生成的電能通過(guò)電能調(diào) 節(jié)裝置23傳送到負(fù)載，為負(fù)栽提供電能。負(fù)載反饋裝置24連接負(fù)載控制端，接收負(fù)載狀況信號(hào)，并將該信號(hào)傳送 到轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置25。轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置25依據(jù)該信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速，將 設(shè)定轉(zhuǎn)速值發(fā)送到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置26。轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置25內(nèi)置負(fù)載工況與設(shè)定轉(zhuǎn) 速的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置25在該對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中查找與負(fù)載工 況相對(duì)應(yīng)的i殳定轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置26指令發(fā)動(dòng)機(jī)按設(shè)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。工程機(jī)械在工作時(shí)，不同的工況所需的電能不同，本發(fā)明依據(jù)負(fù)載大小調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)21的轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)21轉(zhuǎn)速與負(fù)載相適應(yīng)。在負(fù)載較小時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī) 21只維持較低的轉(zhuǎn)速，以節(jié)省燃油。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中維持 較高額定轉(zhuǎn)速，本發(fā)明傳動(dòng)系統(tǒng)具有優(yōu)良的燃油經(jīng)濟(jì)性。參閱圖3,示出本發(fā)明第一實(shí)施例電能調(diào)節(jié)裝置23的結(jié)構(gòu)，包括正負(fù)母 線231、可控輸入端232、及可控輸出端233。可控輸入端232和可控輸出端 233并聯(lián)在正負(fù)母線231之間?？煽剌斎攵?32接收控制指令，依據(jù)控制指令將電機(jī)22輸出的電能傳送 到正負(fù)母線231上，或?qū)⒄?fù)母線231上的電能回傳到電機(jī)22上?？煽剌敵?端233接收控制指令，依據(jù)控制指令將正負(fù)母線231上的電能輸出到負(fù)載，或 將負(fù)載返回的電能傳送到正負(fù)母線231上。其中，可控輸入端232和可控輸出 端233具體實(shí)現(xiàn)電路有多種方式，如針對(duì)每個(gè)輸入，輸出電路使用串連的可控 開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)控制可控開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通、截止，有效控制電流流向。本發(fā)明通過(guò)可控輸入端232和可控輸出端233，可靈活地將電能由電機(jī)22 側(cè)傳送到負(fù)載側(cè)，還可以將電能由負(fù)載側(cè)回送到電機(jī)22側(cè)，實(shí)現(xiàn)電能的雙向 流動(dòng)。負(fù)載制動(dòng)時(shí)，會(huì)回饋一部分電能，該回饋能量可通過(guò)可控輸出端233 回流到正負(fù)母線2 31 ，再通過(guò)可控輸入端2 32將該回饋電能回流到電機(jī)22, |[ci] 以節(jié)省燃油。參閱圖4,示出本發(fā)明第二實(shí)施例電能調(diào)節(jié)裝置23的結(jié)構(gòu)，包括正負(fù)母 線231、可控輸入端232、可控輸出端233、輔助可控輸出端234、及濾波電路 235?？煽剌斎攵?32、可控輸出端233、輔助可控輸出端234并聯(lián)在正負(fù)母線 231之間。輔助可控輸出端234接收控制指令，依據(jù)控制指令將正負(fù)母線231上的電 能輸出到輔助負(fù)載。輔助負(fù)載可為工程機(jī)械的信號(hào)燈，通信裝置等。濾波電路 235與輔助可控輸出端234連接，對(duì)輔助可控輸出端234輸出的電壓進(jìn)行濾波 處理。輔助可控輸出端234并聯(lián)在正負(fù)母線231上，負(fù)載制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量通 過(guò)可控輸出端233回流到正負(fù)母線231,再通過(guò)輔助可控輸出端234輸出到輔 助負(fù)載上，為輔助負(fù)載提供電能，防止該部分電能在電能調(diào)節(jié)裝置23上^f皮消 耗，減少能量消耗，以節(jié)省燃油。參閱圖5，示出本發(fā)明第一實(shí)施例電能調(diào)節(jié)裝置23的電路，電機(jī)22輸出 的三相電壓分別通過(guò)電感Ll、電感L2、電感L3連接電能調(diào)節(jié)裝置23的可控 輸入端232?？煽剌斎攵?32由并聯(lián)在正負(fù)母線231之間的三個(gè)支路組成，第 一支路包括串連的功率半導(dǎo)體元件P1、功率半導(dǎo)體元件P2，功率半導(dǎo)體元件 Pl和功率半導(dǎo)體元件P2的公共端連接電感Ll;第二支路包括串連的功率半導(dǎo) 體元件P3、功率半導(dǎo)體元件P4，功率半導(dǎo)體元件P3和功率半導(dǎo)體元件P4的 公共端連接電感L2;第三支路包括串連的功率半導(dǎo)體元件P5、功率半導(dǎo)體元 件P6，功率半導(dǎo)體元件P5和功率半導(dǎo)體元件P6的公共端連接電感L3。功率半導(dǎo)體元件Pl和功率半導(dǎo)體元件P2,功率半導(dǎo)體元件P3和功率半 導(dǎo)體元件P4，功率半導(dǎo)體元件P5和功率半導(dǎo)體元件P6的開(kāi)關(guān)元件為互補(bǔ)的 關(guān)系，系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)功率半導(dǎo)體元件Pl P6的開(kāi)關(guān)元件的控制以達(dá)到調(diào)節(jié) 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的目的。本發(fā)明通過(guò)可控輸入端232,實(shí)現(xiàn)電機(jī)22與正負(fù)母線231間的電能交互， 在負(fù)載制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的回饋能量能夠通過(guò)正負(fù)母線231回流的電機(jī)22,，以節(jié) 省燃油。電容C1和電容C2串連在正負(fù)母線231之間，以穩(wěn)定正負(fù)母線231間的電壓。電阻Rl和二極管Dl反并聯(lián)后，與功率半導(dǎo)體元件P7串連在正負(fù)母線231 之間，二極管Dl的正極連接功率半導(dǎo)體元件P7，負(fù)極連接正母線。當(dāng)正負(fù)母 線間電壓過(guò)高時(shí)，功率半導(dǎo)體元件P7打開(kāi)，電流經(jīng)電阻R1從正母線流到負(fù)母 線，電能在電阻R1上消耗，控制正負(fù)母線231之間的電壓不至于過(guò)高?？煽?輸出端233由并聯(lián)在正負(fù)母線231之間的三個(gè)支路組成，第一支路包括串連的 功率半導(dǎo)體元件P8、功率半導(dǎo)體元件P9，功率半導(dǎo)體元件P8和功率半導(dǎo)體元 件P9的公共端連接負(fù)載輸入端；第二支路包括串連的功率半導(dǎo)體元件PIO、 功率半導(dǎo)體元件pil,功率半導(dǎo)體元件P10和功率半導(dǎo)體元件Pll的公共端連 接負(fù)載的輸入端；第三支路包括串連的功率半導(dǎo)體元件P12、功率半導(dǎo)體元件 P13,功率半導(dǎo)體元件P12和功率半導(dǎo)體元件P13的公共端連接負(fù)載輸入端。通過(guò)與可控輸入端232相同的工作原理，通過(guò)可控輸入端233，實(shí)現(xiàn)負(fù)載 與正負(fù)母線231之間電能的雙向流動(dòng)。輔助可控輸出端234的正負(fù)子母線分別連接在正負(fù)母線231上，三個(gè)結(jié)構(gòu) 相同的支路并聯(lián)在正負(fù)子母線之間。其中，第一支路包括串連的功率半導(dǎo)體元 件P14、功率半導(dǎo)體元件P15,功率半導(dǎo)體元件P14和功率半導(dǎo)體元件P15的 公共端連接電感L4 一端，電感L4另一端連接輔助負(fù)載輸入端；第二支路包括 串連的功率半導(dǎo)體元件P16、功率半導(dǎo)體元件P17，功率半導(dǎo)體元件P16和功 率半導(dǎo)體元件P17的公共端連接電感L5 —端，電感L5另一端連接輔助負(fù)栽輸 入端輔助負(fù)載的輸入端；第三支路包括串連的功率半導(dǎo)體元件P18、功率半導(dǎo) 體元件P19，功率半導(dǎo)體元件P18和功率半導(dǎo)體元件P19的公共端連接電感L6 一端，電感L6另一端連接輔助負(fù)載輸入端輔助負(fù)載輸入端。電容C3連接第二、 第三支路的輸出端之間，電容C4連接第一、第二支路的輸出端之間，電容C5 連接第一、第三支路的輸出端之間。當(dāng)正負(fù)母線231間的電壓過(guò)高，通過(guò)有序控制輔助可控輸出端234的功率 半導(dǎo)體元件，可將正負(fù)母線231間的電壓傳送到正負(fù)子母線間，加載到輔助負(fù) 載。在負(fù)載制動(dòng)時(shí)，回饋的電壓轉(zhuǎn)移到輔助負(fù)載，以節(jié)省燃油的消耗。當(dāng)電機(jī)22為異步電機(jī)時(shí)，異步電機(jī)的勵(lì)磁來(lái)自于定子側(cè)，發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng) 時(shí)，需要首先通過(guò)外置的升壓電路為正負(fù)母線231充電。在正負(fù)母線231的電 壓達(dá)到一定的數(shù)值后，對(duì)異步電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁并啟動(dòng)。參閱圖6，示出本發(fā)明第二實(shí)施例電能調(diào)節(jié)裝置23的電路，升壓電路包 括輔助電源U1、開(kāi)關(guān)K1、電感L7、三極管Q1、電容C6、 二極管D2，輔助電 源Ul的正極通過(guò)開(kāi)關(guān)Kl和電感L7連接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極 連接正母線，輔助電源Ul的負(fù)極連接負(fù)母線。電容C6設(shè)置在二極管Dl負(fù)極 和輔助電源U1的負(fù)極間，三極管Ql的集電極連接二極管D2正極，發(fā)射極連 接輔助電源U1的負(fù)極，基極連接控制端。參閱圖7,示出本發(fā)明第三實(shí)施例電能調(diào)節(jié)裝置23的電路，升壓電路包 括輔助電源U1、開(kāi)關(guān)K1、電感L7、電容C6、功率半導(dǎo)體元件P20、及功率半 導(dǎo)體元件P21，功率半導(dǎo)體元件P20和功率半導(dǎo)體元件P21串連后，與電容C6 并聯(lián)在正負(fù)母線231間，輔助電源Ul的正^L通過(guò)開(kāi)關(guān)Kl和電感L7連接功率 半導(dǎo)體元件P20和及功率半導(dǎo)體元件P21的公共端，輔助電源Ul的負(fù)極負(fù)母 線。本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)22的轉(zhuǎn)矩，控制電能調(diào)節(jié)裝置23上正負(fù)母線231上 的電壓，以便負(fù)載制動(dòng)時(shí)，更多的反饋電能加在正負(fù)母線231上，并回流到電 機(jī)22，更好的節(jié)約燃油。參閱圖8，示出本發(fā)明第二實(shí)施例用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)電系 統(tǒng)、負(fù)載反饋系統(tǒng)、轉(zhuǎn)矩反饋系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)21、電機(jī)22、及電 能調(diào)節(jié)裝置23，負(fù)載反饋系統(tǒng)包括負(fù)載反饋裝置24，轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置25、及轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)裝置26，轉(zhuǎn)矩反饋系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)裝置27,轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置28、及轉(zhuǎn) 矩調(diào)節(jié)裝置29。電壓檢測(cè)裝置27的檢測(cè)端與電能調(diào)節(jié)裝置23的正負(fù)母線相連接，輸出端 與轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置28的輸入端連接，轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置28的輸出端連接轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)裝 置29的輸入端，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)裝置29的輸出端連接電機(jī)22,將電能調(diào)節(jié)裝置23 正負(fù)母線上的電壓反饋到電機(jī)22,有效的調(diào)節(jié)電機(jī)22的轉(zhuǎn)矩。電壓檢測(cè)裝置27檢測(cè)電能調(diào)節(jié)裝置23的正負(fù)母線231電壓值。轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置28依據(jù)正負(fù)母線電壓檢測(cè)值和母線電壓設(shè)定值，計(jì)算電機(jī) 22的設(shè)定轉(zhuǎn)矩。計(jì)算方式可采用PID算法，計(jì)算母線電壓檢測(cè)值和母線電壓 設(shè)定值的差值，在根據(jù)該差值計(jì)算電機(jī)22的設(shè)定轉(zhuǎn)矩。當(dāng)正負(fù)母線電壓的檢 測(cè)值低于母線電壓的設(shè)定值時(shí)，設(shè)定轉(zhuǎn)矩值相對(duì)于當(dāng)前轉(zhuǎn)矩值降低，使流向正 負(fù)母線的功率增大，讓母線電壓升高；反之，當(dāng)正負(fù)母線電壓的檢測(cè)值高于正 負(fù)母線電壓的設(shè)定值時(shí)，設(shè)定轉(zhuǎn)矩值相對(duì)于當(dāng)前轉(zhuǎn)矩值升高，使從流向正負(fù)母 線的功率降低，正負(fù)母線的電壓降低。轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置28將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值發(fā)送到 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)裝置29。轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)裝置29指令電機(jī)22按上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。本發(fā)明通過(guò)轉(zhuǎn)矩反饋系統(tǒng)解調(diào)電機(jī)22的轉(zhuǎn)矩，在發(fā)動(dòng)機(jī)11提供足夠功率 給負(fù)載使用的情況下，使正負(fù)母線231的電壓能夠維持穩(wěn)定，在負(fù)載制動(dòng)時(shí)， 制動(dòng)所產(chǎn)生的回饋能量可以更好的提供給電機(jī)22側(cè)或輔助負(fù)載側(cè)，減少能量 的消耗，更好的節(jié)省燃油。本發(fā)明還可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)21轉(zhuǎn)速和電才幾22的最大正轉(zhuǎn)矩、最大負(fù)轉(zhuǎn)矩對(duì) 上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩進(jìn)行限制，防止設(shè)定轉(zhuǎn)矩過(guò)大或過(guò)小，影響傳動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。參閱圖9，示出本發(fā)明第三實(shí)施例用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)電系13統(tǒng)、負(fù)載反饋系統(tǒng)、轉(zhuǎn)矩反饋系統(tǒng)，及轉(zhuǎn)矩限定系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)21、電機(jī)22、及電能調(diào)節(jié)裝置23,負(fù)載反饋系統(tǒng)包括負(fù)載反饋裝置24,轉(zhuǎn)速 運(yùn)算裝置25、及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置26，轉(zhuǎn)矩反饋系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)裝置27,轉(zhuǎn)矩 運(yùn)算裝置28、及轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)裝置29。轉(zhuǎn)矩限定系統(tǒng)包括速度檢測(cè)裝置30、功率 限定裝置31、第一轉(zhuǎn)矩限定裝置32、及第二轉(zhuǎn)矩限定裝置33。速度檢測(cè)裝置30檢測(cè)電動(dòng)機(jī)21的轉(zhuǎn)速，將該轉(zhuǎn)速傳送到功率限定裝置31。功率限定裝置31將發(fā)動(dòng)機(jī)21最大正功率除以上述轉(zhuǎn)速^r測(cè)值，得到最大 電動(dòng)轉(zhuǎn)矩；將所述發(fā)動(dòng)機(jī)最大負(fù)功率除以上述轉(zhuǎn)速?zèng)_僉測(cè)值，得到最大再生轉(zhuǎn)矩。 功率限定裝置31將最大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩值和最大再生轉(zhuǎn)矩值發(fā)送到第一轉(zhuǎn)矩限定裝 置32。第一轉(zhuǎn)矩限定裝置32在設(shè)定轉(zhuǎn)矩大于最大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào) 整為最大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩值；在設(shè)定轉(zhuǎn)矩小于上述最大再生轉(zhuǎn)矩時(shí)，將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào) 整為最大再生轉(zhuǎn)矩值。設(shè)定轉(zhuǎn)矩為T,最大正功率為Pmax,最大負(fù)功率為Pmin,發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn) 速為N;最大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩ThPmax/N;最大再生轉(zhuǎn)矩T2 = Pmin/N;如，T〉T1，則丁 = 丁1; T〈T1，則T不變； T<T2，貝寸T二T2; T>T2,貝寸T不變。第二轉(zhuǎn)矩限定裝置33在上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩大于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大正轉(zhuǎn)矩時(shí)， 將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào)整為最大轉(zhuǎn)矩值；在上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩小于所述發(fā)動(dòng)一幾的最大負(fù)轉(zhuǎn) 矩時(shí)，將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào)整為最大負(fù)轉(zhuǎn)矩值。最大正轉(zhuǎn)矩為Tmax,最大負(fù)轉(zhuǎn)矩為Tmin;》口， T〉Tmax,貝'J T = Tmax; T〈Tmax，貝'J T不變；T〈Tmin，則T-Tmin; T〉Tmin，則T不變。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般 技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處， 綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、及電能調(diào)節(jié)裝置，所述發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述電機(jī)運(yùn)行，所述電機(jī)輸出端連接所述電能調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，還包括負(fù)載反饋裝置，轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置、及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置所述負(fù)載反饋裝置，用于接收負(fù)載狀況信號(hào)；所述轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置，用于依據(jù)該信號(hào)計(jì)算所述發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速；所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，用于指令所述發(fā)動(dòng)機(jī)按上述設(shè)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
2、 如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電能調(diào)節(jié)裝置包括 正負(fù)母線、可控輸入端、及可控輸出端，所述可控輸入端和所述可控輸出端并 聯(lián)在所述正負(fù)母線間；所述可控輸入端，接收控制指令，用于依據(jù)所述控制指令將所述電機(jī)輸出 的電能傳送到所述正負(fù)母線上，或?qū)⑺稣?fù)母線上的電能回傳到所述電機(jī)；所述可控輸出端，接收控制指令，用于依據(jù)所述控制指令將所述正負(fù)母線 上的電能傳送到負(fù)載，或?qū)⒇?fù)載返回的電能傳送到所述正負(fù)母線上。
3、 如權(quán)利要求2所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述可控輸入端由并聯(lián) 在所述正負(fù)母線之間的至少2個(gè)支路組成，各支路都包含串連的兩個(gè)可控開(kāi)關(guān) 元件，兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通端相串連，兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件的公共端連接所 述電機(jī)的相應(yīng)輸出端。
4、 如權(quán)利要求3所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述可控開(kāi)關(guān)元件為功 率半導(dǎo)體元件。
5、 如權(quán)利要求2所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電能調(diào)節(jié)裝置還包 括連接在所述正負(fù)母線間的輔助可控輸出端所述輔助可控輸出端，接收控制指令，用于依據(jù)所述控制指令將所述正負(fù) 母線上的電能輸出到輔助負(fù)載。
6、 如權(quán)利要求5所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助可控輸出端包 括正負(fù)子母線，至少2個(gè)支路并聯(lián)在所述正負(fù)子母線之間，各支路包含串連的 兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件，兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通端相串連，兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件的 公共端連接輔助負(fù)載的相應(yīng)輸入端。
7、 如權(quán)利要求6所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述可控開(kāi)關(guān)元件為功率半導(dǎo)體元件。
8、 如權(quán)利要求5所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電能調(diào)節(jié)裝置還包 括濾波電路，所述濾波電路與所述輔助可控輸出端連接，用于對(duì)所述輔助可控 輸出端輸出的電壓進(jìn)行濾波處理。9、 如權(quán)利要求2所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電能調(diào)節(jié)裝置還包括升壓電路，所述升壓電路連接在所述正負(fù)母線上，用于在啟動(dòng)時(shí)，升高所述 正負(fù)母線間的電壓。
9.
10.如權(quán)利要求9所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述升壓電路包括輔助 電源U1、電感L7、三極管Q1、電容C6、 二極管D2，輔助電源Ul的正才及通過(guò) 電感L7連接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極連接正母線，輔助電源Ul 的負(fù)極連接負(fù)母線；電容C6設(shè)置在二極管Dl負(fù)極和輔助電源Ul的負(fù)極間， 三極管Ql的集電極連接二極管D2正極，發(fā)射極連接輔助電源Ul的負(fù)極，基 極連接控制端。
11、如權(quán)利要求9所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述升壓電路包括輔助 電源U1、電感L7、電容C6、功率半導(dǎo)體元件P20、及功率半導(dǎo)體元件P21， 功率半導(dǎo)體元件P20和功率半導(dǎo)體元件P21串連后，與電容C6并聯(lián)在正負(fù)母 線間，輔助電源Ul的正極通過(guò)電感L7連接功率半導(dǎo)體元件P20和及功率半導(dǎo) 體元件P21的公共端，輔助電源Ul的負(fù)極負(fù)母線。
12、 如權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，傳動(dòng)系統(tǒng) 還包括電壓;^測(cè)裝置，轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置、及轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)裝置所述電壓檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述電能調(diào)節(jié)裝置正負(fù)母線間的電壓； 所述轉(zhuǎn)矩運(yùn)算裝置，用于依據(jù)電壓設(shè)定值和上述電壓檢測(cè)值，計(jì)算所述發(fā) 動(dòng)機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)矩；所述轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)裝置，用于按上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩指令所述電機(jī)運(yùn)行。
13、 如權(quán)利要求12所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，傳動(dòng)系統(tǒng)還包括速度 ;險(xiǎn)測(cè)裝置、功率限定裝置、及第一轉(zhuǎn)矩限定裝置所述速度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；所述功率限定裝置，用于將所述發(fā)動(dòng)機(jī)最大正功率除以上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)值，得到最大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩；將所述發(fā)動(dòng)機(jī)最大負(fù)功率除以上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)值，得到最大再生轉(zhuǎn)矩；第一轉(zhuǎn)矩限定裝置，用于在上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩大于上述最大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào)整為最大電動(dòng)轉(zhuǎn)矩值；在上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩小于上述最大再生轉(zhuǎn)矩時(shí)，將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào)整為最大再生轉(zhuǎn)矩值。
14、如權(quán)利要求12所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，傳動(dòng)系統(tǒng)還包括 第二轉(zhuǎn)矩限定裝置，用于在上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩大于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大正轉(zhuǎn)矩時(shí)，將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào)整為最大轉(zhuǎn)矩值；在上述設(shè)定轉(zhuǎn)矩小于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大負(fù)轉(zhuǎn)矩時(shí)，將設(shè)定轉(zhuǎn)矩值調(diào)整為最大負(fù)轉(zhuǎn)矩值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、及電能調(diào)節(jié)裝置，所述發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述電機(jī)運(yùn)行，所述電機(jī)輸出端連接所述電能調(diào)節(jié)裝置，還包括負(fù)載反饋裝置，轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置、及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置所述負(fù)載反饋裝置，用于接收負(fù)載狀況信號(hào)，所述轉(zhuǎn)速運(yùn)算裝置，用于依據(jù)該信號(hào)計(jì)算所述發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速，所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，用于指令所述發(fā)動(dòng)機(jī)按上述設(shè)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。本發(fā)明依據(jù)負(fù)載大小調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載相適應(yīng)，并且可以充分利用負(fù)載制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)能量以降低燃油消耗，具有優(yōu)良的燃油經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)H02M5/00GK101325393SQ200810133248
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日
發(fā)明者湯新舟, 清 賀 申請(qǐng)人:Abb(中國(guó))有限公司