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《华中科技大学》 2011年
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轮胎式起重机混合动力系统的研究和实现

周新民  
【摘要】:节能减排是我国能源战略中重要组成部分。为实现国家的可持续发展,世界各主要工业国家,包括我国都出台了相应的法律法规和政策,积极推动节能减排,研究节能技术,以期最大效率的使用能源。在此背景下,本文以25T轮胎式起重机为具体研究对象,探讨论轮胎式起重机混合动力技术及其具体实现技术。在研究轮胎式起重机运行工况,分析能量消耗机理的基础上,设计和制造适合的驱动系统,包括用于储能装置能量变换的双向DC-DC变换器,用于积复励直流电机驱动的斩波调速器,并设计系统控制策略,最后制造出适合工业运行的混合动力轮胎式起重机,实现产品的更新换代和节能减排。 论文首先介绍了节能减排的意义及相关背景,对混合动力技术的概念、系统基本结构、节能关键点以及应用情况进行了介绍,对港口起重机械混合动力技术研究、应用的国内外概况以及本文工作的主要内容进行了介绍。其次对发动机分类、原理以及发动机的特性,超级电容的分类、基本性能参数、储能计算和配置方法以及超级电容单体串并联中的问题进行描述和分析。然后从轮胎式起重机混合动力系统的角度出发,对轮胎式起重机的运行工况、能耗机理进行了分析,描述了所要设计的混合动力系统的主要设备参数,对系统中超级电容储能装置的配置进行了计算和分析,设计了轮胎式起重机混合动力系统的总体结构。论文描述对系统主电路的设计。分析设计了双向DC-DC变换器电路、缓冲电路,完成了变换器中电感量的计算和选择,对用于起升、变幅以及回转机构驱动的斩波器进行了设计,提出了适合于位势性负载、采用积复励直流电机的新型斩波器电路拓扑结构。对直流母线的滤波技术和泵升电路电阻功率进行了分析、讨论及设计。对混合动力系统中的控制系统进行了研究和设计。对系统的硬件进行了较详细的设计,包括DSP系统、PLC系统、触摸屏以及之间的通信技术。分析了系统工作状态,提出状态判断的方法和系统控制策略。对超级电容储能装置的充放电控制逻辑、模糊控制器进行了详细设计,并给出了控制器的实验结果。最后描述了实物样机的结构,对样机的斩波器实验、超级电容电流环的实验、系统实验以及油耗测试实验进行了描述,给出了实验结果和分析。最后对工作进行了总结和展望。 样机厂内系统实验结果和现场工业运行实验表明,所设计的双向DC-DC变换器、适合于积复励直流电机和起重机工况的斩波器工作可靠,系统控制策略可行,新型混合动力轮胎式起重机同原机型相比节油在30%以上。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH213.6

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 唐静;混合动力起重机节能系统关键技术研究[D];武汉理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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