带蓄能器的变频电动叉车举升系统节能研究

【摘要】： 随着经济的发展,近几年全球叉车需求量持续增长。电动叉车是叉车的一大种类,由于其用蓄电池作为动力源,无尾气排放,低噪声,操作方便灵巧,运行平稳,因而成为未来的发展趋势。在当前能源和环境危机日益严重情况下,随着世界叉车保有量的迅速增大,因而研究节能型电动叉车具有巨大的市场价值和现实的社会效益,现已成为中国及世界叉车工业技术开发的新热点。较大的能耗与下行时负载势能浪费及其导致的油液温升一直是困扰电动叉车起升电液系统的主要难题,论文结合山河智能节能型电动叉车研发项目,对电动叉车举升系统进行节能研究,主要内容如下： 分析电动叉车及其节能技术的研究发展状况,提出了交流变频控制技术和皮囊式蓄能器回收势能技术方案,并在此基础上进行系统理论与技术应用研究。 分析变频调速技术应用于叉车电液系统的节能原理。根据电动叉车的负载转矩特性,对转速闭环、磁通开环转差频率矢量变频调速技术在叉车电液控制系统的应用及节能原理进行研究分析。 利用蓄能器作为叉车负载下降时的势能进行存储,并将其连接在泵的入口处,再次举升时把能量释放,减小泵的进出口压力差来实施节能,这是本课题的创新之处。根据目前电动叉车的吨位特点,在蓄能器选型、系统理论能耗计算的基础上,建立电动叉车液压起升系统的仿真模型,并对其进行计算机仿真分析,研究参数变化对系统节能的影响,为合理的选择节能系统元件参数提供了理论依据。并结合Matlab／Simulink建立的异步电机矢量变频调速电控系统模型,进行联合仿真,对比分析系统节能情况。 最后,以SWFE25AC-4F1型叉车为平台,进行了与仿真过程相对应的试验,验证所建模型和仿真研究的正确性。通过本文研究,探讨带蓄能器的变频电动叉车举升系统节能原理及其实现的方法,为节能型叉车的开发应用提供了理论依据。 【关键词】：电动叉车 节能 变频控制 皮囊式蓄能器
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH242
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 引言9-11
• 1.1.1 电动叉车在国外的发展概况9-10
• 1.1.2 电动叉车在国内的发展概况10-11
• 1.2 课题研究与应用状况11-16
• 1.2.1 电动叉车节能技术研究现状11-12
• 1.2.2 变频调速节能技术的研究与应用12-13
• 1.2.3 蓄能器节能技术的研究与应用13-16
• 1.3 课题的意义和背景16
• 1.4 本课题所做的主要工作16-18
• 第二章 矢量控制变频调速电液系统节能控制原理分析18-26
• 2.1 变频调速节能技术的简介18-19
• 2.1.1 变频控制技术的基本原理18
• 2.1.2 变频调速常用控制策略18-19
• 2.2 变频调速电液系统的原理和节能分析19-22
• 2.2.1 电动叉车负载转矩特性分析20-21
• 2.2.2 流量调节方案的节能对比21-22
• 2.3 异步电动机转差频率型矢量控制22-24
• 2.3.1 电压方程22
• 2.3.2 磁链方程22-23
• 2.3.3 运动和转矩方程23-24
• 2.3.4 交流电动叉车泵电机转差频率型矢量控制结构原理24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 液压系统节能方案研究26-46
• 3.1 电动叉车举升系统工况分析26
• 3.2 液压系统势能回收方案分析26-29
• 3.2.1 电动机能量回馈式原理分析26-27
• 3.2.2 蓄能器回收势能方案的工作原理及设计27-29
• 3.3 起升机构的参数、运动和受力分析29-32
• 3.3.1 技术参数29-30
• 3.3.2 运动和受力分析30-32
• 3.4 蓄能器的选型分析32-43
• 3.4.1 蓄能器的分类32
• 3.4.2 蓄能器的工作过程分析32-33
• 3.4.3 蓄能器选型计算33-43
• 3.5 系统分析43-44
• 3.6 本章小结44-46
• 第四章 蓄能器回收势能节能系统的建模仿真研究46-62
• 4.1 AMESim软件介绍46-47
• 4.2 基于AMESim的蓄能器回收势能系统的仿真模型建立47-48
• 4.2.1 蓄能器回收势能节能系统的仿真模型47-48
• 4.2.2 仿真模型参救设置48
• 4.3 仿真结果及分析48-54
• 4.3.1 节能系统动态响应仿真研究48-50
• 4.3.2 不同负载下系统节能研究50-52
• 4.3.3 负载任意下降高度系统节能研究52-54
• 4.4 蓄能器参数选择对系统节能的影响54-61
• 4.4.1 初始压力大小的影响54-59
• 4.4.2 初始容积大小的影响59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 节能系统的电液联合仿真研究62-69
• 5.1 Simulink与AMESim联合仿真的意义62-63
• 5.1.1 Matlab/Simulink介绍62
• 5.1.2 联合仿真实验的目的和意义62-63
• 5.2 矢量控制变频调速系统的建模63-65
• 5.2.1 矢量控制器的建模63-65
• 5.2.2 其它模块模型65
• 5.4 电液系统的联合仿真研究65-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第六章 实验研究与验证69-83
• 6.1 实验目的和内容69-70
• 6.2 实验条件70-72
• 6.2.1 电动叉车70
• 6.2.2 蓄能器的选用70-71
• 6.2.3 齿轮马达71
• 6.2.4 换向阀和单向阀71
• 6.2.5 电控叉车功率测试平台71-72
• 6.3 实验过程及结果分析72-82
• 6.4 本章小结82-83
• 第七章 总结与展望83-85
• 7.1 全文总结83-84
• 7.2 工作展望84-85
• 附录 各参数与蓄能器蓄能关系曲线代码85-88
• 参考文献88-94
• 致谢94-95
• 攻读学位期间的主要研究成果95

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