混合动力挖掘机回转驱动系统的控制技术研究.pdf

《混合动力挖掘机回转驱动系统的控制技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代号10532学号B12090029分类号TM614密级公开博士学位论文混合动力挖掘机回转驱动系统的控制技术研究学位申请人姓名吴轩培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称王辉教授学科专业控制科学与工程研究方向电力电子与电力传动论文提交日期2016年6月6日学校代号：10532学号：B12090029密级：公开湖南大学博士学位论文混合动力挖掘机回转驱动系统的控制技术研究学位申请人姓名：吴轩导师姓名及职称：王辉教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：控制科学与工程论文提交日期：2016年6月6日论文答辩日期：2016年6

2、月29日答辩委员会主席：罗隆福教授ResearchofControlStrategyforSwingDriveSysteminHybridExcavatorbyWUXuanB.E.(HunanNomalUniversity)2004M.S.(HunanUniversity)2011AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinControlScienceandEngineering

3、intheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWangHuiJune,2016湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明；所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法■律后果由本人承担。〇作者签名：曰期：文（）年（）月＞曰斩｜学位论文

4、版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可レッ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可レッ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于。１、保密□，在年解密后适用本授权书＾２、不保密因。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）作者签名；曰期；年ｋ月＾々曰导师签名日期化年月ｉ曰１混合动力挖掘机回转驱动系统的控制技术研究摘要

5、传统液压挖掘机保有量大、能耗高、排放差，对节能减排构成了严峻的挑战。同时，液压挖掘机作业动作频繁、重复性高，尤其是回转运行时因没有回收利用而被浪费的制动能量达到了总能耗的25%-35%，造成了严重的能量浪费和环境污染。因此，高效回收与利用回转制动能量是实现液压挖掘机节能的重要途径之一。油电混合动力挖掘机可实现能量高效回收并改善发动机燃油经济性，是目前最主要的挖掘机节能减排方式之一，尤其是能够回收回转制动能量的混合动力挖掘机更是得到了许多挖掘机厂商的重视。因此，研究挖掘机回转系统的能量回收与利用技术具有非常重要的意义。本文所

6、指的回转驱动系统包括起动/发电一体机及其控制器、储能装置（包括储能器和双向DC/DC变换器）、永磁回转电机及其控制器等单元。由于回转驱动系统运行工况复杂、执行机构惯性大、起动加速和制动减速时间短、以及内部动力源的多元化等特点,在回转驱动系统控制技术等方面仍存在诸多技术难题,亟待突破。因此，本文以混合动力挖掘机回转驱动系统为研究对象，寻求能够兼顾高效回收制动能量与操作性能良好的控制方法和能量管理技术。为回转驱动系统控制问题提供新的解决思路，解决回转驱动系统控制技术难题,为混合动力挖掘机的示范与推广提供理论依据与技术指导。本文

7、主要研究内容和创新点如下:首先分析了混合动力挖掘机能量回收技术研究的必要性，先后综述了混合动力挖掘机的发展现状、混合动力系统用永磁同步电机控制技术、双向DC/DC变换器控制和能量管理技术的研究现状。简要阐述了本文的技术路线和主要研究内容。第二部分，为了兼顾挖掘机高效回收能量和作业性能良好的要求，并尽可能少地改造液压挖掘机的总体结构，提出了一种基于储能装置的新型混合动力挖掘机回转驱动系统设计方案,完成了回转驱动系统样机的研制，并将某型20吨级液压挖掘机改造为混合动力挖掘机样机，对样机各个部件和相关参数进行了描述，为后续回转驱

8、动系统的控制技术研究奠定了基础。第三部分，针对永磁同步电机发电运行时，采用传统矢量控制方法存在控制变量之间强耦合、参数整定困难、动态控制性能差、功率因素低等问题，本文提出了一种基于模型预测电流的永磁同步电机发电运行控制策略。采用了基于模型预测电流的永磁同步电机发电运行控制方法，可提高系统的功率因素和动态