가변 유압 모터를 이용한 굴삭기 붐 에너지 회수 시스템에 관한 연구. 이러한 환경오염 및 연비 문제를 해결하기 위해 건설기계의 에너지 절감에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 가변 유압모터를 이용하여 최적의 동작점에서 동작하는 알고리즘을 제안하여 기존 대비 에너지 회수 효율을 향상시켰다.
따라서 본 연구에서는 에너지 회수 과정의 수학적 모델링을 보다 자세하게 제시하였다. 이 모델링을 이용하여 각 구성요소의 효율을 고려한 새로운 붐 에너지 회수 알고리즘을 제시하였다.
서론
전기 에너지는 어큐뮬레이터의 유압 모터와 발전기를 통해 배터리에 저장됩니다. 에너지 재생 중에 실린더 속도는 발전기와 유압 모터의 회전 속도에 의해 제어됩니다. 따라서 유압 모터와 발전기의 최적화된 작동점은 에너지 회수 효율을 향상시킵니다.
3장에서는 에너지 회수 시스템의 수학적 모델링을 요약했습니다. 4장에서는 가변 유압 모터의 변위와 발전기의 회전 속도를 제어하여 에너지 회수 효율을 최적화하기 위한 제어 전략을 요약한다.
하이브리드 굴삭기의 붐 에너지 회생 시스템
엔진형 굴삭기의 에너지 흐름은 그림 2에 나와 있습니다. 도 1에 도시된 바와 같이 2, 엔진식 굴삭기는 상당한 에너지 손실이 있습니다. 그러나 하이브리드 굴삭기는 액추에이터를 독립적으로 구동함으로써 유압 에너지 손실을 줄일 수 있습니다.
Fig.4는 기존 하이브리드 굴삭기의 에너지 회수 시스템을 보여준다. Fig.4 기존 하이브리드 굴삭기의 붐 에너지 회생 시스템.
수학적 모델링
유압 모터는 유압 에너지를 기계 에너지로 변환합니다. 토크와 회전 속도는 가변 유압 모터 변위에 의해 조절됩니다. 유압 모터의 기계적 효율과 부피 감소의 주요 원인은 각각 마찰과 오일 누출입니다.
마지막으로 기계적 에너지는 발전기를 통해 전기 에너지로 변환되어 배터리에 저장됩니다. 수학식 7과 같이 본 논문에서는 회생에너지를 전기에너지로 정의한다. 는 재생 에너지이고 는 발전기의 효율입니다.
그런 다음 방정식 (9)에 따라 실린더 속도가 시스템 요구 사항을 충족합니다. 따라서 발전기 회전 속도 및 유압 모터 변위 제어는 이 시스템 전략의 설계에서 가장 중요합니다.
제어 전략
붐 실린더의 속도는 운전자 조이스틱의 신호에 따라 설정됩니다. 작업량에 따라 압력이 변경됩니다. 작업량과 실린더 속도가 결정되면 유압 모터와 발전기가 조건을 충족하도록 작동해야 합니다.
식 (6)에서 보듯이 이에 해당하는 동작점은 변위량과 회전속도의 곱이 실린더로부터의 유량과 같다는 조건을 만족해야 한다. 그림 8에 표시된 방법은 동일한 조건에 존재하는 여러 작동 지점 중에서 최적 효율을 찾는 데 사용되었습니다. 사용하중과 실린더 하강속도를 입력조건으로 지정하면 조건설정기가 임의로 차단량을 설정하고 이에 따라 회전속도와 토크를 계산합니다.
계산된 값은 유압 모터와 발전기의 효율도에 각각 입력되고 효율이 계산되고 곱해져서 전체 효율이 계산됩니다. 여러 운전점 중 가장 효율적이고 최적인 운전점을 모아 최적의 운전지도를 얻었다.
실험
굴삭기의 붐 재생 시스템은 전기 모터와 유압 펌프로 구동됩니다. 그림과 같이 전동기의 속도, 주조정밸브의 방향신호, 유압모터의 경사각, 발전기의 속도신호 등은 제어반을 통해 PC에서 시스템으로 전달된다. 시스템이 가동되면 그림과 같이 전기 모터의 속도와 토크, 발전기의 속도와 토크, 압력 및 유량 센서의 신호를 제어판을 통해 PC에서 수신할 수 있습니다.
그런 다음 방향 제어 밸브가 움직이고 시스템이 약 6초 동안 암을 내립니다. 그림 13은 기존 고정식 유압모터를 이용한 에너지 회수 시스템의 실험 결과이다. Figure 15는 제안된 가변유압모터를 이용한 에너지회수시스템의 실험결과이다.
그림 16은 발전기의 동작점을 비교한 것입니다. 그림에서 14 발전기 토크의 부호는 음수입니다. 이것은 서보 모터가 발전기처럼 기능한다는 것을 보여줍니다.
빔 시스템의 변화하는 자세를 모방합니다. 시스템 성능은 다양한 작동 부하에서 테스트됩니다. 그림에서 그림 17에서 제안한 시스템과 기존 에너지 회수 시스템의 발전기 운전점은 각각 보라색과 주황색으로 나타내었다.
따라서 제안된 시스템과 기존 시스템 모두에서 발전기 토크가 감소한다. 실험 결과는 표 2와 같다. 기존 시스템과 비교하여 제안하는 시스템의 전체적인 에너지 효율이 더 높다.
결론
전동유압 액추에이터를 이용한 전기굴삭기 붐작업장치의 에너지 절감 및 회생에 관한 연구. 전기 굴삭기의 에너지 효율 향상을 위한 통합 유압 펌프-모터 제어 알고리즘.