面对日趋严重的资源短缺与环境恶化问题,寻求社会、经济与资源、环境相互促进与协调发展的可持续发展模式正在成为世界性潮流。传统起重机由于耗油高、效率低、排放差、负载重力势能浪费等原因,已成为节能环保领域普遍关注的重要对象之一。因此,高效、节能、环保型的起重机一直是国内外许多生产企业走可持续发展战略的一个重要目标。目前,起重机节能研究主要包括如下三个方面:改善发电机组性能、采用市电代替柴油发电机组、采用混合动力技术。改善发电机组性能,通过优化发电机组控制算法,提高发电机组效率来达到降低油耗、节省成本的目的,但节能空间有限;采用市电代替柴油发电机组,即油改电的方式,利用性价比高于燃油的电能达到节能的目的,但存在投入成本高,供电线缆铺设使现场环境复杂化,起重机转场不灵活,负载势能未利用或回收不合理等问题;采用混合动力技术,降低发动机装机容量,利用超级电容器回收负载势能并与发动机联合驱动,能源充分利用的方式实现节能减排的目的。鉴于前两者的优缺点,采用混合动力技术,改进发电机组性能,降低发动机装机容量,充分回收负载势能,提高系统能量利用率,制定系统最优控制策略是本系统的主要思路与目标。本文主要以25T轮胎式起重机作为研究对象,对整个混合动力起重机系统进行详细的理论分析,拟定混合动力起重机能量控制策略,设计混合动力起重机能量控制系统,并进行实验测试,分析节能效果。(1)分析了混合动力起重机动力部件的特性和关键技术,包括柴油发电机组、超级电容器、双向DC/DC变换器的工作原理及特点,为合理选配柴油发电机组、超级电容器提供了理论依据;(2)研究了发电机组、超级电容器和电机三者之间的能量分配关系,提出自适应的能量分配控制策略,为实现起重机的节能和环保,搭建合理的软硬件实验平台;(3)开发了混合动力起重机能量控制系统的控制软件,基于实验平台进行实验测试。实验数据验证整个系统主电路的正确性、混合动力起重机能量控制策略的合理性,并对实验数据进行分析,研究系统的节能效果。计算表明,系统的节能效果达到40%,效果显著,具有巨大的经济和社会意义。