[发明专利]脉宽调制型液压变压器

说明书

本发明提供一种脉宽调制型液压变压器，其特征在于，该液压变压器包括一个泵/马达流量单元和受PWM信号控制的A侧阀和B侧阀；通过调节PWM控制信号的占空比可使液压变压器实现连续调压，避免了液压变压器在切换变压比时产生的压力和流量脉动，对负载起到了保护作用；同时连续调压比阶梯状调压具有更高的效率，该脉宽调制型液压变压器具有更宽的变压范围，可以达到另外泵/马达流量单元和A侧阀、B侧阀集成为一个整体，具有结构紧凑，自吸能力强，无外泄漏，能量损失小且动态响应快的优点。

技术领域

本发明属于液压变压装置技术领域，具体涉及一种脉宽调制型液压变压器。

背景技术

液压变压器是一种在液压传动中实现压力转换的新型液压元件。在恒压网络二次调节静液传动中，液压变压器能直接从恒压网络获取能量，不产生任何能量损失，使恒压源可同时驱动多个工作压力不同的独立负载，并能回收系统的重力势能和动能并将其转化成液压能储存在蓄能器中。目前常见的液压变压器主要分为传统型液压变压器和数字型液压变压器。传统型液压变压器多采用机械、手动、液动等简单的操纵方式，主要分为两类：一类是液压缸型，包括间断输出液压油的间断型、连续输出液压油的连续型和具有多种变压比的多级缸型。液压缸型液压变压器利用帕斯卡原理，通过改变液压缸两腔的面积比S1/S2实现变压。其结构简单、无泄漏，能够按照两腔作用面积的比值成比例地变压，但其两腔作用面积一旦固定就无法改变，因此其变压比比较单一，且流量有限，因此只能用于流量较小的场合。第二类是泵马达型，泵马达型液压变压器主要有两种形式，一种是将一个斜盘式轴向柱塞泵和一个斜盘式轴向柱塞马达通过刚性轴连接在一起使其具有相同的转速和转矩，泵和马达具有各自的配油盘和斜盘，斜盘倾角可以分别或同时调节以获得所需的变压比；另一种是将泵和马达集成为一体，其主体结构与轴向柱塞泵基本一致，不同的是其配流盘有三个形状相同的腰型槽分别与高压油源、低压油源和负载相连，依靠调节配流盘的旋转角度来控制进入泵和负载的流量实现变压。前者虽然具有较多的变压比但其结构复杂加工难度大且泄漏量大能效低很难投入到实际应用中；后者虽优化了变压器的结构，降低了缸体和柱塞之间的摩擦和变压器的启动转矩，提高了动态响应能力，但该型液压变压器低速性能差，抗干扰能力有待提高。数字型液压变压器采用二进制编码方式控制阀组的通断进而控制液压变压器的变压比，当有2ⁿ个离散状态时即有2ⁿ个离散值可以输出。虽然数字式液压变压器可靠性高、线性度好，但其输出的变压比都是离散值不能实现连续调压、调压效率低，加之制造成本较高很难得到大面积的推广。整体来说液压变压器虽然经历了许多结构和控制上的创新在应用上也取得了一定的突破，但迄今为止市场上尚无能达到工业应用水平的液压变压器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有液压变压器的不足，提供一种控制策略简单可靠，动态响应快，变压范围大，结构紧凑，能实现连续调压的新型的液压变压器。

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于脉宽调制型液压变压器，该液压变压器采用脉宽调制(pulse width modulation，PWM)信号控制液压变压器两侧的平均作用压力从而实现变压。

所述脉宽调制型液压变压器包括一个泵/马达流量单元、受PWM信号控制的A侧阀和B侧阀；

所述泵/马达流量单元和A侧阀、B侧阀集成为一个整体；

所述泵/马达流量单元有主油口A、主油口B和泄漏油口L；

所述A侧阀和B侧阀为所述脉宽调制型液压变压器的控制阀；所述A侧阀包括进油口A1、出油口Pa和出油口Ta，所述进油口A1与所述主油口A相连接；当控制所述A侧阀的PWM信号为低电平时，所述进油口A1与出油口Ta导通，所述主油口A与低压油源相连接；当控制所述A侧阀的PWM信号为高电平时，所述进油口A1与出油口Pa导通，所述主油口A与高压油源相连接；