基本介紹
- 中文名：自動分配
- 外文名：automatic allocation
- 分類：電網和機械化
銑刨機功率自動分配,銑刨機功率自動分配原理,功率自動分配的2種控制方式,功率自動分配控制方案,負荷功率自動分配的獨立直流微電網協調控制,負荷功率波動,儲能系統退出運行,
銑刨機功率自動分配
根據銑刨機的作業特點，分析了銑刨機功率自動分配的原理，給出了功率自動分配的2種控制方式，得出了功率自動分配控制方案框圖，並提出了其控制器的選擇方案。
銑刨機功率自動分配原理
銑刨機作為一種非牽引機械，在作業中，銑刨轉子除在車輛牽引系統帶動下前進外，主要依靠自身傳動系統的驅動來完成各種動作進行作業，銑刨轉子的驅動消耗著車輛的主要功率，牽引功率反在其次。作業工況下牽引系統與發動機之間為部分功率匹配，是一種多系統工作機械，車輛的牽引負荷較小，因而對車輛的牽引性能、地麵條件的約束等問題考慮較少。要保證銑刨機的作業質量，轉子系統足夠的功率分配是首要條件。而在運輸工況，為了提高車輛運輸工況的行駛能力，使銑刨機行走液壓傳動裝置與發動機之間也按全功率匹配，這樣在作業工況可以按實際吸收的部分功率進行參數控制。因此合理有效地分配發動機功率不僅可以保證作業質量要求，而且對提高發動機功率利用率進而提高動力性、經濟性、作業生產率有著重要的意義。
功率自動分配的2種控制方式
銑刨機行走驅動都為靜液壓驅動，採用變數泵和變數馬達組成閉式系統，控制器根據感測器所測的系統參數通過內部程式來控制變數泵和變數馬達的排量調節行走速度 (行走速度減小會使工作裝置負荷降低，行走速度即工作裝置進給量的微小變化會引起工作裝置驅動負荷的很大變化，工作裝置驅動系統往往占有發動機大部分功率，因而行走速度的微小變化會使發動機以及整個多系統車輛的功率利用得到良好控制，而行走速度的微小變化並不會引起作業質量的明顯變化)，達到各系統功率之和與發動機額定功率一致的目的。利用行走速度調節發動機的功率分配，可以通過以下2種方式：
(1) 電液控制方式- 過程控制方式
在行走系統和銑刨轂系統液壓泵與馬達之間管路中分別安裝壓力和流量感測器，連續檢測兩系統的工作壓力和流量。這種控制方式適用於全液壓銑刨機(行走驅動和銑刨轂驅動都為液壓驅動)。
(2) 轉速控制方式
這種控制方式是以發動機轉速為信號控制行走速度，達到功率自動分配目的。通過發動機轉速的變化可以反映外界負荷的變化，當銑刨轂負荷增加時，發動機轉速低於額定轉速，此時各系統扭矩之和大於發動機額定扭矩，發動機輸出扭矩增大；當銑刨轂負荷降低時，發動機轉速高於額定轉速，此時各系統扭矩之和小於發動機額定扭矩。
控制器根據發動機轉速的變化，輸出控制電流控制行走液壓泵排量的變化。當發動機轉速低於額定轉速時，控制電流減小，行走泵排量減小以降低行走速度v，直到發動機轉速和額定轉速相等為止；當發動機轉速高於額定轉速時，控制電流增大，行走泵排量增大以提高行走速度v，直到發動機轉速和額定轉速相等為止。這種控制方式不僅適合於全液壓銑刨機，也適合於銑刨轂為機械傳動方式的銑刨機。這種控制方式只需要檢測發動機轉速，控制方便，而且為了提高傳動效率，現代銑刨機銑刨轂驅動大多採用機械傳動。因此，轉速控制方式是普遍採用的一種方式。
功率自動分配控制方案
通常採用轉速控制方式實現功率自動分配，僅討論此種以發動機轉速為信號的控制方案。功率自動分配是一種恆功率控制，對於銑刨機，發動機功率主要用於銑刨和行走。
在銑刨作業過程中，瀝青路面材料的性質及其密實程度是不確定的，銑刀的參數隨著銑刨作業的進行在不斷變化，銑刨厚度也在變化，只有銑刨寬度為確定值。從式可以看出，當銑刨阻力的變化導致發動機轉速發生變化時，可以通過調節銑刨機行走速度使發動機工作在額定轉速。
當然，為了更精確地對發動機功率進行分配，可以考慮對輔助系統進行功率分配。如風扇的轉速可以根據冷卻量進行調節，在冷卻量不大的情況下，通過調節風扇轉速使風扇冷卻系統所消耗的功率下降，而將該部分富裕的功率分配給行走系統和銑刨轂系統。
根據功率自動分配的原理，在控制系統中，將發動機轉速作為設定值，行走速度作為被控量。在銑刨作業過程中，當銑刨轂阻力或風扇的轉速發生變化時，發動機轉速也會改變，將發動機轉速反饋到控制器中，經過計算輸出PWM控制比例閥從而使行走變數泵的斜盤擺角即排量發生變化，以調節行駛速度，使得發動機始終工作在額定工況。
負荷功率自動分配的獨立直流微電網協調控制
不同DG單元根據各自最大輸出功率由最大功率跟蹤控制(MPPT)切換為帶有電壓前饋補償的下垂控制模式穩定母線電壓和自動分配負荷功率，並考慮各單元的輸出阻抗來提高分配精度。最後利用Matlab/Simulink對所設計的控制策略在不同運行模式下進行仿真驗證，仿真結果表明所提出的控制策略可協調不同模式下獨立直流微電網穩定運行和實現負荷功率自動分配。
負荷功率波動
主要仿真分析了獨立直流微電網中負荷功率波動對系統穩定運行的影響。仿真開始時儲能系統輸出功率來確保負荷的正常供電。1.0s時負荷功率由3.5kW降至約1.0kW，從負荷功率波動時系統運行特性可以看出，儲能系統迅速調整輸出功率，吸收約1.5kW功率來平衡系統功率供需。此外，儲能系統充放電模式之間切換速度快，負荷供電功率波動小。
負荷功率波動時直流微電網的母線電壓可看出，負荷功率波動時，母線電壓迅速回響，電壓穩定在380V，波動小。採用提出的自適應下垂協調不同儲能單元運行時，SOC不同的儲能單元充放電功率不同SOC較大的儲能單元充電功率小放電功率大，SOC較小的儲能單元放電功率小充電功率大，通過負荷功率自動分配可快速均衡不同儲能單元的SOC，有利於避免儲能系統的過充和過放，提高了儲能系統的安全性。負荷功率波動時儲能系統功率分配為採用傳統下垂控制協調多組儲能單元運行時的輸出功率，可看出，不同儲能單元始終平均分擔負荷功率，不利於均衡儲能單元的SOC。
儲能系統退出運行
當儲能系統充電功率超過其最大允許功率或滿充時，DG切換至下垂控制根據負荷功率需求自動調整發電功率來確保該特殊情況下重要負荷的電壓穩定。此後，當某組DG系統退出運行時，所採用的控制策略可迅速調整正常運行的DG單元的發電功率來確保系統穩定運行。主要仿真分析了儲能系統退出運行後，DG穩壓時負荷功率波動和部分DG單元故障對系統運行的影響。
根據DG系統部分故障時系統運行特性，1.0s時負荷功率減小，DG系統根據負荷功率自動調整發電功率，在2.0s時一組DG單元退出運行，此後正常運行的DG單元迅速調整發電功率來保證重要負荷的正常供電。
DG部分故障時直流母線電壓為負荷功率波動和DG2單元故障時的母線電壓，對比採用電壓前饋補償控制時和未採用電壓前饋補償控制時可看出，採用電壓前饋補償控制時，母線電壓回響速度快，波動小，電壓穩定在380V，而未採用該前饋補償控制時，擾動發生時，電壓波動比較大，可看出，採用的電壓前饋補償控制可控制母線電壓穩定。
DGs負荷功率分配為不同DG單元之間的負荷功率分配，從DGs 負荷功率分配可看出，0~2.0s時DG系統可根據負荷功率自動調整發電功率，且不同DG單元可根據其最大功率自動分配負荷功率。2.0s時DG2單元故障，此後正常運行的DG單元迅速調整發電功率來確保重要負荷的正常供電。值得注意的是，若此時仍無法滿足負荷的正常供電，可根據負荷的優先權執行切負荷操作以後採取該控制。
