闸机电机的控制方法及其装置

技术领域

本申请涉及闸机控制技术领域，特别是涉及一种闸机电机的控制方法及其装置。

背景技术

目前市场上闸机普遍安装在小区或者人流量大的场合，正常人员在授权后，正常通行，等人员通行完毕后，门翼自动关闭，但是存在未授权人员或车辆闯入通道的情况，由于可能闯入闸机时速度较快，撞上门翼带动电机转动，此时电机产生比较大的反电动势，可能会出现因为反电动势过高而导致驱动板上MOS烧坏的情况。

发明内容

本申请提供一种闸机电机的控制方法及其装置，可以在减少硬件被损坏的风险的前提下，尽力防止未授权对象通过闸机。

为达到上述目的，本申请提供一种闸机电机的控制方法，该方法包括：

检测闸机电机的母线电压；

响应于所述母线电压小于第一阈值，对所述闸机电机进行三环控制；

响应于所述母线电压大于所述第一阈值且小于所述第二阈值，对所述闸机电机进行短接制动；

响应于所述母线电压大于所述第二阈值，关闭所述闸机电机的制动。

在一实施例中，所述响应于所述母线电压小于第二阈值，对闸机电机进行制动控制，包括：

响应于所述母线电压小于第一阈值，对所述闸机电机进行三环控制；

响应于所述母线电压大于所述第一阈值且小于所述第二阈值，对所述闸机电机进行短接制动。

在一实施例中，所述第一阈值根据所述闸机电机的控制电路中的MOS管的击穿电压而确定。

在一实施例中，所述闸机电机的控制电路包括至少两个上桥臂和至少两个下桥臂；

若所述母线电压小于所述第二阈值，控制所述上桥臂全部关闭，且控制所述下桥臂全部打开，以对所述闸机电机进行制动控制；

若所述母线电压大于所述第二阈值，控制所述上桥臂和所述下桥臂全部关闭，以关闭所述闸机电机的制动。

在一实施例中，所述方法还包括；响应于所述母线电压大于第三阈值，控制泄放电路对所述母线电压进行泄放；

所述第三阈值大于所述第二阈值。

在一实施例中，所述第二阈值根据闸机电机的控制电路中MOS管的耐压值而确定。

在一实施例中，所述闸机电机的母线电压为所述闸机电机的反电动势电压。

为达到上述目的，本申请还提供一种闸机，该闸机包括：

检测模块，用于检测闸机电机的母线电压；

电机控制模块，用于响应于所述母线电压小于第一阈值，对所述闸机电机进行三环控制；响应于所述母线电压大于所述第一阈值且小于所述第二阈值，对所述闸机电机进行短接制动；响应于所述母线电压大于所述第二阈值，关闭所述闸机电机的制动。

为达到上述目的，本申请还提供一种闸机，所述闸机包括闸机电机控制电路和闸机电机，所述闸机电机控制电路与所述闸机电机相互耦接，所述闸机电机控制电路用于执行存储器中存储的程序指令，以实现上述的方法。

为达到上述目的，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其用于存储指令/程序数据，指令/程序数据能够被执行以实现上述方法。

本申请检测闸机电机的母线电压，若母线电压小于第一阈值，则对闸机电机进行三环控制，若母线电压大于第一阈值且小于第二阈值，以对闸机电机进行制动控制，使得门翼转动速变度慢，可以尽力阻止闸门打开，从而尽力阻止未授权对象通过闸机；若母线电压大于第二阈值，可关闭闸机电机的制动，释放闸机电机，让闸机电机自由转动，减少由于强外力冲击下对齿轮箱等硬件的冲击，减少闸机中减速箱等硬件的损坏风险，从而可以在减少硬件被损坏的风险的前提下，尽力防止未授权对象通过闸机。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请闸机电机的控制方法一实施方式的流程示意图；

图2是本申请闸机电机的控制电路的示意图；

图3是本申请闸机电机的控制方法另一实施方式的流程示意图；

图4是本申请闸机电机的控制方法一实施例的流程示意图；

图5是本申请闸机电机的控制方法中一具体控制方法的示意图；

图6是本申请闸机一实施方式的结构示意图；

图7是本申请计算机可读存储介质一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。另外，除非另外指明(例如，“或另外”或“或在替代方案中”)，否则如本文所使用的术语“或”指代非排他性的“或”(即，“和/或”)。并且，本文所描述的各种实施例不一定相互排斥，因为一些实施例可以与一个或多个其它实施例组合以形成新的实施例。

为解决背景技术描述的问题，相关技术采用反电动势控制方法，在检测到电压信号满足预设异常反电动势出现条件时，则基于电流环的输出电压，生成反向电压；将所述反向电压作为反Park变换处理的输入，以降低反电动势。由此，可有效降低闸机电机因冲撞、阻挡、堵转等情况产生的高反电动势及驱动电路的总线电压，从而保护驱动电路及闸机电机。

但是该相关技术的计算过程过多，复杂程度太高，同时在检测到闸机电机出现异常冲撞产生的反电动势之后，通过对反Park变换的输入变量正负的切换，将闸机电机朝着冲撞的方向旋转，导致门翼的速度更快，闸机电机反电动势更大，该方案只是解决检测门翼是否被冲撞以及冲撞后通过控制闸机电机使其快速打开，防止一直抵抗产生的反电动势加大。同时无法对闸机电机进行保护，异常冲撞下，没有准确判断冲撞力的大小，只要检测异常就转动门翼来减小反电动势，直接开关可能导致门翼速度过快导致闸机电机齿轮箱损坏。

基于此，本申请提出一种闸机电机的控制方法，该方法检测闸机电机的母线电压，并通过判断母线电压是否大于第二阈值，对闸机电机进行控制，具体地，在母线电压小于第二阈值时，对闸机电机进行制动控制，在母线电压大于第二阈值时，关闭闸机电机的制动，如此可以在减少硬件被损坏的风险的前提下，尽力防止未授权对象通过闸机。

如图1所示，本申请的一实施方式的闸机电机的控制方法包括以下步骤。可选地，可以将本申请的闸机电机的控制方法应用于闸机中。需要注意的是，以下步骤编号仅用于简化说明，并不旨在限制步骤的执行顺序，本实施方式的各步骤可以在不违背本申请技术思想的基础上，任意更换执行顺序。

S101：检测闸机电机的母线电压。

S102：响应于母线电压小于第二阈值，对闸机电机进行制动控制。

S103：响应于母线电压大于第二阈值，关闭闸机电机的制动。

可以检测闸机电机的母线电压，以便基于闸机电机的母线电压对闸机电机进行控制。其中，可以基于母线电压与第二阈值等阈值的比较结果，确定闸机电机的控制手段；具体地，若母线电压小于第二阈值，可进入步骤S102，以对闸机电机进行制动控制；若母线电压大于第二阈值，可进入步骤S103，以关闭闸机电机的制动，释放闸机电机，让闸机电机自由转动，减少由于强外力冲击下对齿轮箱等硬件的冲击，减少闸机中减速箱等硬件的损坏风险，从而可以在减少硬件被损坏的风险的前提下，尽力防止未授权对象通过闸机。

其中，第二阈值可以根据闸机电机的相关电路中的MOS等晶体管的耐压值或齿轮箱等硬件的承受冲击的能力等实际情况进行设定，如此通过在母线电压大于第二阈值的情况下关闭闸机电机的制动，使得对齿轮箱等硬件的冲击能够小于其承受冲击的能力，从而降低闸机中减速箱等硬件的损坏风险。可选地，第二阈值可以为48V或50V等，在此不做限制。

在某些实现方式中，可以通过电路参数采集模块进行闸机电机的母线电压的采集。采集得到闸机电机的母线电压后，可以将采集的母线电压发送给控制器，以让控制器能够基于闸机电机的母线电压对闸机电机进行控制，以便在减少硬件损坏的风险的前提下，尽力防止未授权对象通过闸机。

可选地，所检测的母线电压可以为母线的反电动势电压。在某些实施例中，在闸机电机正常工作时，母线处会产生正常电压值，可选地，可以确定母线电压的当前电压是否等于母线的正常电压值；若不等于，可以计算母线电压的当前电压和正常电压值的差值，并将该差值作为反电动势电压，并将该反电动势电压与第二阈值等阈值进行比较以确定闸机电机的控制方式。其中，母线的正常电压值可以为闸机电机驱动器未产生反电动势时母线电压的电压值。

在一实施例中，以闸机为三相无刷直流闸机电机星型半桥驱动方式为例，闸机电机的控制电路为三相桥式逆变电路。三相桥式逆变电路可包括三个上桥臂以及三个下桥臂。一般，电路正常运行时，在一个正弦周期中，每个桥臂开关管开通半个周期，也即180°，同一相上下桥臂开关管交替导通，各相开始导电的相位差120°，且任一瞬间有3个桥臂同时导通。当然，在其他情况中，例如闸机电机为两相电机，闸机电机的控制电路中上桥臂和下桥臂的数量也可以仅为两个。

其中，图2提供了一种三相桥式逆变电路的结构示意图，如图2所示，逆变电路中三相桥臂共有6个开关管及6个反向续流二极管，三相桥臂分别为Sa(Q1、Q2)，Sb(Q3、Q4)，Sc(Q5、Q6)，其中，Q1、Q3和Q5是上桥臂，Q2、Q4和Q6是下桥臂。

基于本申请的发明思路，可以在闸机电机的母线电压小于第二阈值时，控制上桥臂全部关闭，下桥臂全部打开，如此闸机电机自身动力线UVW相连，闸机电机自身制动，即可让闸机电机实现短接制动，如此闸机电机的定子线圈可吸收转动过程中产生的反电动势，闸机电机发热，门翼转动速变度慢，可以尽力阻止闸门打开，从而尽力阻止未授权对象通过闸机。而如果在闸机电机的母线电压大于第二阈值的情况下，可控制上桥臂全部关闭，且控制下桥臂全部关闭，即上下桥臂的开关管均处于断开状态，控制电路不对闸机电机采取任何制动措施，即控制电路释放闸机电机，若先前门翼处于运动状态，则闸机门翼会由于闸机电机不受控制而受到惯性朝向一个方向转动。

可选地，控制器确认闸机电机的母线电压与第二阈值等阈值的比较结果后，可通过与上桥臂和下桥臂相连的驱动芯片来控制上桥臂和下桥臂的关闭和打开，以对闸机电机进行相应的控制。

当然，在其他实施例中，闸机电机也可以采用其他的驱动方式，在此不做限制。

另外，若闸机电机的母线电压等于第二阈值，可以对闸机电机进行制动控制，也可以关闭闸机电机的制动，具体在此不做限制。

如图3和图4所示，本申请的另一实施方式的闸机电机的控制方法包括以下步骤。可选地，可以将本申请的闸机电机的控制方法应用于闸机中。需要注意的是，以下步骤编号仅用于简化说明，并不旨在限制步骤的执行顺序，本实施方式的各步骤可以在不违背本申请技术思想的基础上，任意更换执行顺序。

S201：检测闸机电机的母线电压。

S202：响应于母线电压小于第一阈值，对闸机电机进行三环控制。

S203：响应于母线电压大于第一阈值且小于第二阈值，对闸机电机进行短接制动。

S204：响应于母线电压大于第二阈值且小于第三阈值，关闭闸机电机的制动。

S205：响应于母线电压大于第三阈值，控制泄放电路对母线电压进行泄放。

可以检测闸机电机的母线电压，以便基于闸机电机的母线电压对闸机电机进行控制。其中，可以基于母线电压与第二阈值、第三阈值和/或第一阈值等阈值的比较结果，确定闸机电机的控制手段。

可选地，若母线电压小于第二阈值，可采用三环控制措施或短接制动措施等制动措施对闸机电机进行制动。

示例性地，若母线电压小于第一阈值，可进入步骤S202，以对闸机电机进行三环控制，即通过三环控制方式对闸机电机进行制动；若母线电压大于第一阈值且小于第二阈值，可进入步骤S203，以对闸机电机进行短接制动；其中，第一阈值小于第二阈值。其中，第一阈值可以根据MOS管的击穿电压等闸机内相关硬件的参数来设置。示例性地，第一阈值可以为36V或40V等。

在一具体的示例中，如图5所示，若母线电压小于第一阈值，例如当门翼处于关门位置等静止状态时，此时闸机的门翼的位移在允许的误差(默认)内，位置环的PI控制输出到速度环的参考值为0，此时门翼的速度为0，速度环的PI控制器输出电流环的参考值较小，此时电流环的PI控制闸机电机基本不转动。当门翼被推开的角度θ超过预设角度(例如1°)时，位移偏差不在允许的误差内，位置环输出到速度环的参考值V

若母线电压大于第二阈值，可以关闭闸机电机的制动；若母线电压进一步升高，还可以通过泄放电路对母线电压进行泄放，以避免过高的母线电压击穿闸机电机控制电路中的器件。示例性地，若母线电压大于第二阈值且小于第三阈值，可以关闭闸机电机的制动，释放闸机电机，让闸机电机自由转动，减小由于强外力冲击下对齿轮箱等硬件的冲击，减少闸机电机减速箱等硬件的损坏风险；若母线电压大于第三阈值，控制泄放电路对母线电压进行泄放。其中，第二阈值小于第三阈值。第三阈值可以根据MOS管的击穿电压等闸机内相关硬件的参数来设置，在此不做限定。例如，第三阈值可以为60V或68V。在一具体的示例中，当闸机电机自身的电机制动打开后，若门翼仍然无法停止，且母线电压持续飙升达到第二阈值，表示闸机电机的速度已经非常快了，需要立即松开闸机电机制动，释放闸机电机，让闸机电机自由转动，减小由于强外力冲击下对齿轮箱的冲击，避免造成闸机电机减速箱的损坏，门翼由于惯性或外力向开门方向转动，此时允许未授权对象可以通过；在门翼释放的过程中，门翼由于惯性会甩向开门方向，此时继续监测母线电压；若母线电压继续升高甚至超过第三阈值，需要打开泄放电路开关，防止过高的母线电压击穿MOS管，同时吸收闸机电机转动所产生的能量，以热能的方式消耗。其中，泄放电路的电路结构不受限制，只要其具有吸收闸机电机转动产生能量的能力即可。示例性地，泄放电路可以包括泄放电阻。而若闸机电机的母线电压等于第三阈值，可以通过泄放电路对母线电压进行泄放，也可以不通过泄放电路对母线电压进行泄放，具体在此不做限制。

可选地，可以利用本申请闸机电机的控制方法进行闸机门禁的控制。示例性地，若未获取到门禁开启指令或门禁关闭指令，可以利用上述闸机电机的控制方法对闸机电机进行控制，以在闸机系统的承受范围内(例如闸机电机的母线电压小于第二阈值)尽量限制闸机电机的转动，从而可以尽力阻止未授权对象通过闸机，且尽力阻止闸机不受控制的关闭。其中，可以响应于管理人员按下闸机的开门按钮，闸机获取到门禁开启指令。或者，响应于通过待通过人员的语音或图像信息识别出待通过人员为已授权对象，闸机获取到门禁开启指令。

在本实施方式中，检测母线电压的大小，并基于母线电压将受到的冲撞力大小分层，例如根据母线电压大小判断异常冲撞力进而决定电机是抵抗、刹车还是释放；若门翼受到冲撞，但是速度不快，且检测此时的反电动势电压小于第三阈值，闸机电机通过三环控制，持续输出抵抗力，防止未授权对象非法闯闸进入；若持续的且较大冲撞力冲撞门翼，导致闸机电机产生较大的反电动势甚至超过第三阈值，闸机电机制动打开以进行刹车，防止闸机电机被快速推开避免继续产生反电动势，进一步防止对象非法通过；若闯闸对象继续大力冲撞门翼导致闸机电机产生反电动势超过第二阈值，闸机电机释放，门翼可以被推开，防止过大的冲击力传递到闸机电机齿轮导致齿轮箱的损坏；若在开门的过程中，门翼由于惯性导致闸机电机反电动势超过第一阈值，打开泄放电路，通过泄放电路吸收过高的反电动势，防止击穿MOS管，导致不可逆的损坏；如此能够通过判断母线电压的大小对不同情况下的闯闸情况做出合理的判断，能够在满足硬件不被损坏的前提下，最大限度防止未授权对象通行。

本申请还提供一种闸机，该闸机可以包括检测模块和电机控制模块，其中，检测模块，用于检测闸机电机的母线电压；电机控制模块，用于响应于所述母线电压小于第二阈值，对闸机电机进行制动控制；响应于所述母线电压大于所述第二阈值，关闭所述闸机电机的制动。

可选地，电机控制模块还可响应于所述母线电压小于第一阈值，对所述闸机电机进行三环控制；响应于所述母线电压大于所述第一阈值且小于所述第二阈值，对所述闸机电机进行短接制动。此外，电机控制模块还可响应于所述母线电压大于第三阈值，控制泄放电路对所述母线电压进行泄放；所述第三阈值大于所述第二阈值。

请参阅图6，图6是本申请闸机一实施方式的结构示意图。本闸机10包括闸机电机控制电路12和闸机电机11，所述闸机电机控制电路12与所述闸机电机11相互耦接，所述闸机电机控制电路12用于执行存储器中存储的程序指令，以实现上述实施方式的方法。具体实施过程请参阅上述实施方式的描述，在此不再赘述。

闸机10还可进一步包括存储器，用于存储运行所需的指令和数据。

请参阅图7，图7为本申请实施方式中计算机可读存储介质的结构示意图。本申请实施例的计算机可读存储介质30存储有指令/程序数据31，该指令/程序数据31被执行时实现本申请闸机电机的控制方法任一实施例以及任意不冲突的组合所提供的方法。其中，该指令/程序数据31可以形成程序文件以软件产品的形式存储在上述存储介质30中，以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质30包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。