CN103532100A - 一种连续旋转云台电机温度过热保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续旋转云台电机温度过热保护方法，⑴采用软件算法模拟电机温度变化，设置基本计算公式并进行计算；⑵按照电机实际工作情况，按一定时间间隔，经过步骤⑴，实时计算出云台电机的实际温度，温度升高时，循环计算的时间间隔为250ms，温度下降时，循环计算的时间间隔为1000ms；⑶根据电机电枢温度的计算值，与电机厂家规定的电枢极限工作温度进行比较，若温度过高，则进行断电保护，暂时终止用户操作；⑷恢复电机可工作状态：电机电枢温度下降到允许工作范围后，可继续接受用户操作指令。本发明有益效果为：对于电机的保护操作更科学更合理，既保证了电机的安全，也保证了电机工作的高效。

Description

一种连续旋转云台电机温度过热保护方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种连续旋转云台电机温度过热保护方法。

背景技术

目前，在电机生产的同时，也提出了电机温度保护的相关问题，在大多数情况下，若电机在运转中温度过高，则应予以实现电机停转，以保护电机，并且将损失降到最小。显然，有关电机温度的过热保护是电机控制中非常重要的一环，主要是由于电机一旦烧毁则维修更换都相当复杂繁锁，这直接终止设备运行。现有常用的电机过热保护措施是在电机内安装温度开关，当电机温度过热时，温度开关会自动断开，切断电源，待温度降低后，电机会继续正常运转。但是，大多数电机本身是没有过热保护开关的；例如，云台的电机，想要增加安装过热保护开关，需要向厂家专门订购，这样会大大增加电机的成本，本发明就是基于这种情况，通过软件模拟电机温度的变化曲线，适时对电机温度过高时采取断电保护措施。

结合以上叙述，电机的温度变化与运行时间和工作电流成正比，同时也受环境温度的影响，随着电机停止时间的加长，电机的温度会慢慢降低至环境温度。对此，常采用对电机运行时间加以限制即可起到电机过热保护的作用，但限制运行时间的长短是无法凭空设置的，否则会给用户操作带来很多不便。例如，云台操作时，连续旋转的时间可能并不长，但当需要对运动目标长时间监视时，云台电机需要断断续续工作几个小时，这种情况下，简单的电机限时处理显然无法有效地对电机起到保护作用。本发明的任务就是通过软件模拟出电机温度的变化（包括温度的上升与下降），只有在电机确实达到危险温度时才启动保护措施。

因而，针对以上电机过热保护措施，可见，需要对现有技术进行有效创新。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种连续旋转云台电机温度过热保护方法，从而可确保对于电机的保护操作更科学更合理、既保证电机安全、又可保证电机高效工作。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种连续旋转云台电机温度过热保护方法，主要由以下步骤组成：

⑴首先，采用软件算法模拟电机温度变化，设置基本计算公式并进行以下几项的计算：

①电机初始温度的确定由电机壳体温度、环境温度确定；

②电机的工作电流计算由电机工作电压、电机转速、电机温度常数确定，由于云台电机采用的是PWM脉冲宽度调制控制，所以采用计算的方法得到电机的工作电流，电机的工作电压为系统实际测量值，电机的转速采用霍尔传感器进行测量，电机温度常数为电机厂家提供的参考值；

③电机热量计算由电机工作电流确定，从②中计算得到，电机产生的热量与电机工作电流的平方成正比；

④电枢温度的计算包括电机电枢的热量系数；

⑤电机电枢与壳体间的热传递计算需要电机电枢与壳体温度传递系数，由于电机电枢与壳体间存在热传递，一方面电枢温度的提高会使壳体的温度跟着升高，另一方面，壳体带走电枢的热量会使电枢温度降低；

⑥随着电机的停止，电机电枢的温度将随着时间慢慢下降，壳体温度升高，电机停止时，进行电机壳体温度的下降计算，包括电机壳体温度下降系数；

⑵按照电机实际工作情况，按一定时间间隔，经过步骤⑴，实时计算出云台电机的实际温度，温度升高时，循环计算的时间间隔为250ms，温度下降时，循环计算的时间间隔为1000ms，绘制程序流程图；

⑶电机温度过热保护控制：根据电机电枢温度的计算值，与电机厂家规定的电枢极限工作温度进行比较，若温度过高，则进行断电保护，暂时终止用户操作；

⑷恢复电机可工作状态：电机电枢温度下降到允许工作范围后，可继续接受用户操作指令。

在步骤⑴中，电机壳体温度、环境温度以及电机的电枢温度相同，初始情况下由于电机长时间不工作，电机的电枢温度与电机的壳体温度与环境温度相等。

本发明所述的连续旋转云台电机温度过热保护方法的有益效果为：

⑴改变了传统电机过热保护措施所经常采用的电机内安装温度开关、对电机运行时间加以限制等，这些措施在某些情况下无法完全实达到最终目的，而本发明是按照电机实际工作情况，按一定时间间隔，通过公式实时计算出云台电机的实际温度，根据电机电枢温度的计算值，可以与电机厂家规定的电枢极限工作温度进行比较，如果温度过高，则进行断电保护，暂时终止用户操作，当电机电枢温度下降到允许工作范围后，可继续接受用户操作指令；

⑵采用软件算法模拟电机温度变化对于云台水平电机和垂直电机都是适用的，由于该方法软件计算出的是电机的电枢温度，因而，对于电机的保护操作更科学更合理，既保证了电机的安全，也保证了电机工作的高效。

具体实施方式

本发明实施例所述的连续旋转云台电机温度过热保护方法，首先，在安防系统中，摄像机的云台内部有两个电机：水平电机和垂直电机，在全向一体化云台水平方向上没有限位，可以连续多圈旋转；在垂直方向上，在上下行程的终点各装有一个限位开关，电机运行到限位开关时，开关会将电机断电；云台电机的温度变化与限位开关近乎无关，这是因为云台在正常操作过程中很少接触限位开关，由于垂直方向具有限位开关，所以云台的垂直电机单次运行时间不会太长；但水平方向可连续旋转，无法安装限位开关，云台电机有时会连续工作较长时间，温度的增加会比垂直电机快。当然，采用软件算法模拟电机温度变化对于云台水平电机和垂直电机都是适用的，而简单地对电机运行时间进行限制的方法不适用。

主要由以下步骤组成：

⑴设置基本计算公式：

A、电机初始温度的确定：

T_dianshu=T_keti=T_huanjing；

其中：T_dianshu----电机电枢温度；

T_keti----电机壳体温度；

T_huanjing----环境温度，系统内部测量；

初始情况下由于电机长时间不工作，电机的电枢温度与电机的壳体温度是和环境温度相等的；

B、电机的工作电流计算：

I_dianji=U_dianji-V_dianji*C_dianji

其中：I_dianji----电机工作电流；

U_dianji----电机工作电压；

V_dianji----电机转速；

C_dianji----电机温度常数；

由于云台电机采用的是PWM脉冲宽度调制控制，所以直接测量电机电流误差很大，这里采用计算的方法得到电机的工作电流；电机的工作电压为系统实际测量值，电机的转速采用霍尔传感器进行测量，电机温度常数为电机厂家提供的参考值；

C、电机热量计算：

P_dianji=I_dianji^2

其中：P_dianji----电机产生的热量；

I_dianji----电机工作电流，B中计算得到；

电机产生的热量与电机工作电流的平方成正比；

D、电枢温度的计算：

T_dianshu+=P_dianji*Q_dianshu

其中：Q_dianshu----电机电枢的热量系数，由厂家提供；

电枢的温度随着电机热量的增加而不断升高；

E、电机电枢与壳体间的热传递计算：

D_T=（T_dianshu-T_keti)*C_chuandi

其中：D_T----电机电枢与壳体温度传递变化量；

C_chuandi----电机电枢与壳体温度传递系数，经验值；

由于电机电枢与壳体间存在热传递，一方面电枢温度的提高会使壳体的温度跟着升高，另一方面，壳体带走电枢的热量会使电枢温度降低；

F、电机停止工作时，电枢温度会下降，壳体温度会升高，计算如下：

T_dianshu-=D_T

T_keti+=D_T*C_keti_up

其中：C_keti_up----电机壳体温度上长升系数，经验值；

随着电机的停止，电机电枢的温度将随着时间慢慢下降；

G、电机停止时，电机壳体温度的下降计算：

T_keti-=(T_keti-T_huanjing)*C_keti_dn

其中：C_keti_dn----电机壳体温度下降系数，经验值；

⑵按照电机实际工作情况，按一定时间间隔，通过步骤⑴公式，实时计算出云台电机的实际温度，温度升高时，循环计算的时间间隔为250ms，温度下降时，循环计算的时间间隔为1000ms，计算程序流程图；

⑶电机温度过热保护控制：根据电机电枢温度的计算值，与电机厂家规定的电枢极限工作温度进行比较，若温度过高，则进行断电保护，暂时终止用户操作；

⑷恢复电机可工作状态：电机电枢温度下降到允许工作范围后，可继续接受用户操作指令。

以上实施例是本发明较优选具体实施方式的一种，本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种连续旋转云台电机温度过热保护方法，其特征在于，主要由以下步骤组成：

⑴首先，采用软件算法模拟电机温度变化，设置基本计算公式并进行以下几项的计算：

①电机初始温度的确定由电机壳体温度、环境温度确定；

②电机的工作电流计算由电机工作电压、电机转速、电机温度常数确定，由于云台电机采用的是PWM脉冲宽度调制控制，所以采用计算的方法得到电机的工作电流，电机的工作电压为系统实际测量值，电机的转速采用霍尔传感器进行测量，电机温度常数为电机厂家提供的参考值；

③电机热量计算由电机工作电流确定，从②中计算得到，电机产生的热量与电机工作电流的平方成正比；

④电枢温度的计算包括电机电枢的热量系数；

⑤电机电枢与壳体间的热传递计算需要电机电枢与壳体温度传递系数，由于电机电枢与壳体间存在热传递，一方面电枢温度的提高会使壳体的温度跟着升高，另一方面，壳体带走电枢的热量会使电枢温度降低；

⑥随着电机的停止，电机电枢的温度将随着时间慢慢下降，壳体温度升高，电机停止时，进行电机壳体温度的下降计算，包括电机壳体温度下降系数；

⑵按照电机实际工作情况，按一定时间间隔，经过步骤⑴，实时计算出云台电机的实际温度，温度升高时，循环计算的时间间隔为250ms，温度下降时，循环计算的时间间隔为1000ms，绘制程序流程图；

⑶电机温度过热保护控制：根据电机电枢温度的计算值，与电机厂家规定的电枢极限工作温度进行比较，若温度过高，则进行断电保护，暂时终止用户操作；

⑷恢复电机可工作状态：电机电枢温度下降到允许工作范围后，可继续接受用户操作指令。

2.根据权利要求1所述的连续旋转云台电机温度过热保护方法，其特征在于：在步骤⑴中，电机壳体温度、环境温度以及电机的电枢温度相同，初始情况下由于电机长时间不工作，电机的电枢温度与电机的壳体温度与环境温度相等。