CN111756299A - 一种检测电机转速和方向的方法及相关装置 - Google Patents

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CN111756299A CN202010557648.4A CN202010557648A CN111756299A CN 111756299 A CN111756299 A CN 111756299A CN 202010557648 A CN202010557648 A CN 202010557648A CN 111756299 A CN111756299 A CN 111756299A
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Abstract

本申请实施例提供一种检测电机转速和方向的方法及相关装置。该方法包括：获取电机的电流和电压；根据隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压，得到所述电机的马达数据模型；根据所述马达数据模型和锁相环PLL，得到候选信号，所述候选信号用于表示所述电机的候选转速和候选方向；将所述候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号，基于所述目标信号确定所述电机的目标转速和目标方向。本申请所提供的方法和装置，能够精准估测电机启动前的转速和方向，并根据不同的转速和方向进行不同的控制，使得电机在各种情况下都能稳定可靠的工作，且大大节约了硬件成本，利于技术推广。

Description

一种检测电机转速和方向的方法及相关装置
技术领域
本申请涉及电机技术领域，尤其涉及一种检测电机转速和方向的方法及相关装置。
背景技术
对于现有的不具备位置传感器的电机，其启动方法通常是先对转子进行初始定位，然后 对电机转子执行电流拖动，接着切换为闭环控制，即在电流频率大于预设目标电流值时，由 于电机已具备足够大的反电势，则可控制电机切换至闭环控制，从而完成了电机的启动工作。
然而，在上述电机启动之前，电机可能处于正转或反转的状态。例如，电机在上电启动 前已处于反转状态且具有一定的转速(如在大风等外界环境影响下，风扇在以一定的转速朝 着电机正常运行时相反的方向转动)，容易引起过流损坏控制器，导致电机退磁，从而导致电 机无法成功启动。因此，在电机启动时预先估测电机的转速和方向十分重要。
目前，较常采用增加端电路采样电路，并进行相电压重构的方法来估测电机启动时的转 速和方向。但是，通过上述估测电机转速和方向的方法得到的估测结果并不精准，尤其是在 转速较低的时候，很难进行估测；且该方法的硬件成本较高，不利于推广。
发明内容
本申请实施例公开了一种检测电机转速和方向的方法及相关装置，采用特殊处理的隆伯 格观测器和锁相环(phase locked loop，PLL)，外加一个二阶低通滤波器来精准估测电机启动 前的转速和方向，并根据不同的转速和方向进行不同的控制，使得电机在各种情况下都能稳 定可靠的工作，且大大节约了硬件成本，利于技术推广。
第一方面，本申请实施例公开了一种检测电机转速和方向的方法，包括：
获取电机的电流和电压；
根据隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压，得到所述电机的马达数据模型；
根据所述马达数据模型和锁相环PLL，得到候选信号，所述候选信号用于表示所述电机 的候选转速和候选方向；
将所述候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号，基于所述目标信号确定所 述电机的目标转速和目标方向。
本申请实施例中，先获取到电机的电流和电压，然后利用隆伯格观测器得到电机的马达 数据模型，再利用锁相环PLL得到用于表示电机的候选转速和候选方向的候选信号，最后将 该候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号，基于该目标信号确定的目标转速和 目标方向即为可用的电机的转速和方向；通过上述方法，对隆伯格观测器做了特殊处理，即 在隆伯格观测器的基础上结合了PLL动态参数锁相环，再利用上述改进后的隆伯格观测器法， 可以精准估测电机启动前的转速和方向，并根据不同的转速和方向进行不同的控制，使得电 机在各种情况下都能稳定可靠的工作，提高了电机的启动成功率及效率，进而提高了电机的 安全性及可靠性，且大大节约了硬件成本。
在第一方面的一种可能的实施方式中，所述根据隆伯格观测器和所述电机的电流、所述 电机的电压，得到所述电机的马达数据模型，包括：
利用所述隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压，计算得到所述电机的电机 数据模型；
利用所述电机数据模型，计算得到所述电机的状态方程；
根据所述状态方程，计算得到所述电机的所述马达数据模型。
在第一方面的又一种可能的实施方式中，所述根据所述状态方程，计算得到所述电机的 所述马达数据模型，包括：
利用所述状态方程，计算得到所述电机的状态误差方程；
对所述状态误差方程离散并去耦，得到候选马达数据模型；
将所述候选马达数据模型代入反馈矩阵，得到所述电机的所述马达数据模型，所述反馈 矩阵为用于所述隆伯格观测器的状态反馈的矩阵。
在第一方面的又一种可能的实施方式中，所述根据所述马达数据模型和锁相环PLL，得 到所述电机的候选转速和候选方向，包括：
利用所述马达数据模型和所述锁相环PLL的参数，调控所述电机的转子速度和位置；
利用所述电机的转子速度和位置，确定所述电机的所述候选转速和所述候选方向。
在第一方面的又一种可能的实施方式中，所述基于所述目标信号确定所述电机的目标转 速和目标方向之后，还包括：
根据所述目标转速和所述目标方向，对所述电机进行控制。
在第一方面的又一种可能的实施方式中，所述根据所述目标转速和所述目标方向，对所 述电机进行控制，包括：
若根据所述目标方向确定所述电机处于正转状态，且所述目标转速小于第一阈值且大于 第二阈值，切入双闭环控制；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述正转状态，且所述目标转速不小于所述第一 阈值，执行所述获取电机启动前的电流和电压的步骤；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述正转状态，且所述目标转速不大于所述第二 阈值，在启动电流控制之后，切入双闭环控制。
在第一方面的又一种可能的实施方式中，所述根据所述目标转速和所述目标方向，对所 述电机进行控制，包括：
若根据所述目标方向确定所述电机处于反转状态，且所述目标转速小于第三阈值且大于 第四阈值，在制动停机并启动电流控制之后，切入双闭环控制；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述反转状态，且所述目标转速不小于所述第三 阈值，执行所述获取电机启动前的电流和电压的步骤；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述反转状态，且所述目标转速不大于所述第四 阈值，在启动电流控制之后，切入双闭环控制。
第二方面，本申请实施例公开了一种检测电机转速和方向的装置，包括：
获取单元，用于获取电机的电流和电压；
计算单元，用于根据隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压，得到所述电机 的马达数据模型；
所述计算单元，还用于根据所述马达数据模型和锁相环PLL，得到候选信号，所述候选 信号用于表示所述电机的候选转速和候选方向；
滤波单元，用于将所述候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号；
确定单元，用于基于所述目标信号确定所述电机的目标转速和目标方向。
本申请实施例中，先获取到电机的电流和电压，然后利用隆伯格观测器得到电机的马达 数据模型，再利用锁相环PLL得到用于表示电机的候选转速和候选方向的候选信号，最后将 该候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号，即为可用的电机的目标转速和目标 方向；通过上述方法，对隆伯格观测器做了特殊处理，即在隆伯格观测器的基础上结合了PLL 动态参数锁相环，再利用上述改进后的隆伯格观测器法，可以精准估测电机启动前的转速和 方向，并根据不同的转速和方向进行不同的控制，使得电机在各种情况下都能稳定可靠的工 作，提高了电机的启动成功率及效率，进而提高了电机的安全性及可靠性，且大大节约了硬 件成本。
在第二方面的一种可能的实施方式中，所述计算单元，具体用于利用所述隆伯格观测器 和所述电机的电流、所述电机的电压，计算得到所述电机的电机数据模型；利用所述电机数 据模型，计算得到所述电机的状态方程；根据所述状态方程，计算得到所述电机的所述马达 数据模型。
在第二方面的又一种可能的实施方式中，所述计算单元，具体还用于利用所述状态方程， 计算得到所述电机的状态误差方程；对所述状态误差方程离散并去耦，得到候选马达数据模 型；将所述候选马达数据模型代入反馈矩阵，得到所述电机的所述马达数据模型，所述反馈 矩阵为用于所述隆伯格观测器的状态反馈的矩阵。
在第二方面的又一种可能的实施方式中，所述计算单元，具体还用于利用所述马达数据 模型和所述锁相环PLL的参数，调控所述电机的转子速度和位置；利用所述电机的转子速度 和位置，确定所述电机的所述候选转速和所述候选方向。
在第二方面的又一种可能的实施方式中，所述装置还包括：
控制单元，用于在基于所述目标信号确定所述电机的目标转速和目标方向之后，根据所 述目标转速和所述目标方向，对所述电机进行控制。
在第二方面的又一种可能的实施方式中，所述控制单元，具体用于若根据所述目标方向 确定所述电机处于正转状态，且所述目标转速小于第一阈值且大于第二阈值，切入双闭环控 制；
所述获取单元，还用于若根据所述目标方向确定所述电机处于所述正转状态，且所述目 标转速不小于所述第一阈值，执行所述获取电机启动前的电流和电压的步骤；
所述控制单元，具体还用于若根据所述目标方向确定所述电机处于所述正转状态，且所 述目标转速不大于所述第二阈值，在启动电流控制之后，切入双闭环控制。
在第二方面的又一种可能的实施方式中，所述控制单元，具体还用于若根据所述目标方 向确定所述电机处于反转状态，且所述目标转速小于第三阈值且大于第四阈值，在制动停机 并启动电流控制之后，切入双闭环控制；
所述获取单元，还用于若根据所述目标方向确定所述电机处于所述反转状态，且所述目 标转速不小于所述第三阈值，执行所述获取电机启动前的电流和电压的步骤；
所述控制单元，具体还用于若根据所述目标方向确定所述电机处于所述反转状态，且所 述目标转速不大于所述第四阈值，在启动电流控制之后，切入双闭环控制。
第三方面，本申请实施例公开了一种检测电机转速和方向的电子设备，该电子设备包括 存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所处计算成程序在所述处理器上运行 时，执行如第一方面或者第一方面的任意一种可能的实施方式中所述的方法。
第四方面，本申请实施例公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中 存储有计算机程序，当所述计算机程序在一个或多个处理器上运行时，执行如第一方面或者 第一方面的任意一种可能的实施方式中所述的方法。
附图说明
以下对本申请实施例用到的附图进行介绍。
图1为本申请实施例提供的一种检测电机转速和方向的方法的流程示意图；
图2a为本申请实施例提供的一种电机物理模型示意图；
图2b为本申请实施例提供的一种渐进状态观测器的结构示意图；
图2c为本申请实施例提供的一种锁相环PLL位置检测原理示意图；
图2d为本申请实施例提供的一种检测电机转速和方向的流程框图；
图3为本申请实施例提供的一种电机控制方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种检测电机转速和方向的装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种检测电机转速和方向的设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例方案，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地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请 一部分的实施例，而不是全部的实施例。
本申请的说明书实施例和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三” 等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或优先级。本申请的说明书实施例和 权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含， 例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤 或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤 或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在 本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施 例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理 解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请实施例提供了一种检测电机转速和方向的方法，为了更清楚地描述本申请的方案， 下面先介绍一些与电机转速和方向的相关知识。
隆伯格观测器：是解决动态系统控制率问题的一种方法，建立状态向量的一个估计值的 技术，确定状态向量的一个适当近似值并把这个值代入理想的控制律。隆伯格观测器法适用 于其中可用测量结果受噪声污染不太严重的情况，并且产生阶数比被观测系统的阶数低的一 个动态系统。对电液控制系统进行最优控制,进行极点配置以及其它许多控制形式，都必须采 取系统状态反馈的形式，但是往往得不到系统的所有状态，因此就要采用状态估值器来得到 状态的估值，进而实现所要求的控制规律；鉴于电液系统的特点，采用隆伯格观测器进行降 维状态估值，该装置已应用在材料试验机的电液力控制系统中,并得到满意的结果。对于脉冲 宽度调制整流器采用前馈控制策略加装负载电流传感器所产生的问题，产生了一种基于隆伯 格观测器理论的无电流传感器的前馈控制策略，即采用基于隆伯格状态观测器的方法取代电 流传感器对负载电流进行测量，避免了安装电流传感器所带来的增加线路电感、安装位置困 难等问题，尤其当母线挂接多个逆变器负载需要多个传感器时，采用该方法可大大降低成本， 提高系统的可靠性。
锁相环：是一种利用相位同步产生的电压，去调谐压控振荡器以产生目标频率的负反馈 控制系统。这是一种典型的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号 的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路。是 无线电发射中使频率较为稳定的一种方法，主要有VCO(压控振荡器)和PLL IC(锁相环集 成电路)，压控振荡器给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与PLLIC所产生 的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变 化，则PLL IC的电压输出端的电压发生变化，去控制VCO，直到相位差恢复，达到锁相的 目的，能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。
低通滤波：是一种过滤方式，规则为低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信 号则被阻隔、减弱。但是阻隔、减弱的幅度则会依据不同的频率以及不同的滤波程序(目的) 而改变。它有的时候也被叫做高频去除过滤或者最高去除过滤，低通过滤是高通过滤的对立。 低通滤波可以简单的认为，设定一个频率点，当信号频率高于这个频率时不能通过，在数字 信号中，这个频率点也就是截止频率，当频域高于这个截止频率时，则全部赋值为0，因为 在这一处理过程中，让低频信号全部通过，所以称为低通滤波。低通过滤的概念存在于各种 不同的领域，诸如电子电路，数据平滑，声学阻挡，图像模糊等领域经常会用到。在数字图 像处理领域，从频域看，低通滤波可以对图像进行平滑去噪处理。
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种检测电机转速和方向的方法的流程示意图， 该方法包括但不限于如下步骤：
步骤101：电机获取电流和电压。
本实施例的电机启动控制方法适用于在任何情况下启动的电机，例如，在高速运转时掉 电并立刻重新上电启动的电机、在驱动大惯量负载时停止运转后立刻重新上电启动的电机、 或者正常启动的电机。在电机启动时，首先获取电机的电流和电压，以便于根据隆伯格观测 器、锁相环PLL和二阶低通滤波器来估测电机的转速，从而进行对应的启动控制，以使电机 启动成功。
本步骤中获取到的电流为电机的额定电流，即定子电流i，同理，获取到的电压为电机的 额定电压，即定子电压U。上述定子电流i和定子电压U在不同坐标系下可得到不同种类的电 流值和电压值，具体的电流值和电压值的种类，可参见图2a，图2a为本申请实施例提供的一 种电机物理模型示意图。如图2a所示，由于A、B、C三相绕组相互耦合，而在A-B-C三相 坐标系下无法进行方便有效的控制，所以为了实现解耦控制，需要进行一系列的坐标变换后 得到所需的d轴和q轴电流。克拉克(clarke)变换的主要作用是将三相静止坐标系(A-B-C) 的相电流变换为两相静止坐标系(Alfa-Beta)的Alfa轴电流和Beta轴电流，此时，系统的功 率没有发生变化。其中，定义Alfa轴为与三相坐标系中Alfa轴重合的轴，Beta轴超前Alfa 轴90°。帕克(park)变换的主要作用是将两相静止坐标系(Alfa-Beta)的Alfa轴和Beta轴 电流变换为两相旋转坐标系(d-q)的d轴电流和q轴电流。d轴与Alfa轴夹角为θ，即转子 相对A相绕组转过的位置角，q轴超前d轴90°。基于上述三相静止坐标系(A-B-C)、两相 静止坐标系(Alfa-Beta)以及两相旋转坐标系(d-q)，步骤101获取到的定子电流i和定子电 压U可以转换得到不同种类的电流值(id，iq，idref，iqref，iα，iβ)和电压值(Ud，Uq，Uα，Uβ)，其中， id为定子电流i投影到d轴的分量，iq为定子电流i投影到q轴的分量，Ud为定子电压U投影到 d轴的分量，Uq为定子电压U投影到q轴的分量，idref为d轴电流的参考值，iqref为q轴电流 的参考值，Uα为定子电压U投影到Alfa轴的分量，Uβ为定子电压U投影到Beta轴的分量，iα为 定子电流i在Alfa轴侧的定子侧电流，iβ为定子电流i在Beta轴侧的定子侧电流。
步骤102：根据隆伯格观测器和电机的电流、电压，得到电机的马达数据模型。
将步骤101得到的电机的电流和电压作为隆伯格观测器的输入量，再经过相应的隆伯格 算法，计算得到电机的马达数据模型作为隆伯格观测器的输出量。
具体的，首先利用隆伯格观测器和电机的电流(Alfa轴侧的定子侧电流iα、Beta轴侧的 定子侧电流iβ)、电机的电压(Alfa轴的定子电压分量Uα、Beta轴的定子电压分量Uβ)，计算 得到电机的电机数据模型，实现方法如下：
Figure BDA0002543485630000061
上述计算过程统归为公式(1)，公式(1)为电机的电机数据模型，其中，Uα为定子电压投影到Alfa轴的分量，Uβ为定子电压投影到Beta轴的分量，RS为定子侧电阻(相电阻)， p为微分因子，Ld为d轴的电感，Lq为q轴的电感，Lα为Alfa轴的电感，Lβ为Beta轴的电感， iα为Alfa轴的定子侧电流，iβ为Beta轴的定子侧电流，θe为转子永磁体和A相绕组的电气夹 角，ωe为转子磁链的电气角速度，
Figure BDA0002543485630000065
为转子永磁体产生的磁链。在上述公式(1)中，除了 物理量iα、iβ、Uα、Uβ为未知量(该部分作为电机数据模型的输入量是待求数据，通过步骤 101可求得)，其余的物理量均为电机数据模型中的已知量。
对于表贴式永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor，PMSM)，凸极比
Figure BDA0002543485630000062
当ρ＝1时，Ld＝Lq＝LS；此时：
Figure BDA0002543485630000063
上述计算过程归为公式(2)，公式(2)为电机的数据模型，其中，RS为定子侧电阻(相 电阻)，LS为定子侧等效电感。
对于内嵌式PMSM，电机数据模型也可以近似为上述公式(2)，且
Figure BDA0002543485630000064
综上所述，公式(1)至(3)为通过隆伯格观测器得到的不同种类电机的电机数据模型。
本步骤要得到电机的马达数据模型，还需要利用电机的电机数据模型中的数据，计算得 到电机系统的状态方程，再根据电机系统的状态方程计算得到电机的状态误差方程，然后将 电机的状态误差方程离散并去耦，可推导候选马达模型，最后将候选马达模型带入反馈矩阵 中，简化得到电机的马达数据模型。
下面将以公式(1)得到的电机数据模型为例，对利用电机数据模型中的数据，计算得到 电机系统的状态方程这一过程进行详细说明。
因为电机系统的状态方程还需要电机的感应电动势作为输入量，故需要首先求出电机的 感应电动势，在Alfa轴和Beta轴的坐标系下，感应电动势的计算过程如下：
Figure BDA0002543485630000071
Figure BDA0002543485630000072
上述计算过程归为公式(4)，其中，eα为感应电动势在Alfa轴的投影，eβ为感应电动势 在Beta轴的投影，ωe为转子磁链的电气角速度，
Figure BDA0002543485630000073
为转子永磁体产生的磁链，θe为转子永磁 体和A相绕组的电气夹角。
进一步地，上述公式(4)得到的感应电动势导数计算过程如下：
Figure BDA0002543485630000074
Figure BDA0002543485630000075
上述计算过程归为公式(5)，其中，eα为感应电动势在Alfa轴的投影，eβ为感应电动势 在Beta轴的投影，ωe为转子磁链的电气角速度，
Figure BDA0002543485630000076
为转子永磁体产生的磁链，θe为转子永磁 体和A相绕组的电气夹角。
然后，利用上述公式(4)和(5)得到的感应电动势和感应电动势的导数，以及上述公 式(1)的电机数据模型中的数据，可计算得到电机系统的状态方程。电机系统的状态方程的 实现方法如下：
Figure BDA0002543485630000077
上述计算过程归为公式(6)，公式(6)为电机系统的状态方程。其中，
Figure BDA0002543485630000078
为可观系统的 状态变量，也是状态观测器的估测量，
Figure BDA0002543485630000079
为可观系统的输出量，
Figure BDA00025434856300000710
为可观系统的状态观测器的 估测的微分，
Figure BDA00025434856300000711
为状态观测器的输入。
在状态方程公式(6)中，对状态观测器的估测的微分
Figure BDA00025434856300000712
的计算过程如下所示：
Figure BDA00025434856300000713
上述计算过程归为公式(7)，其中，iα为Alfa轴的定子侧电流，iβ为Beta轴的定子侧电 流，RS为定子侧电阻(相电阻)，LS为定子侧等效电感，eα为感应电动势在Alfa轴的投影，eβ为感 应电动势在Beta轴的投影，ωe为转子磁链的电气角速度；公式(7)计算过程中的数据来自 于上述公式(4)和(5)得到的感应电动势和感应电动势的导数，以及上述公式(1)的电机 数据模型。
在状态方程公式(6)中，对状态观测器的输入
Figure BDA00025434856300000714
状态观测器的估测量
Figure BDA00025434856300000715
状态观测器 的估测的微分
Figure BDA00025434856300000716
状态观测器的输出量
Figure BDA00025434856300000717
均计算过程如下所示：
Figure BDA00025434856300000718
Figure BDA0002543485630000081
上述计算过程归为公式(8)，其中，
Figure BDA0002543485630000082
为状态观测器的输入，
Figure BDA0002543485630000083
为可观系统的状态变量， 也是状态观测器的估测量，
Figure BDA0002543485630000084
为可观系统的状态观测器的估测的微分，
Figure BDA0002543485630000085
为可观系统的输出量； 公式(8)计算过程中的数据来自于上述公式(4)和(5)得到的感应电动势和感应电动势的 导数，以及上述公式(1)的电机数据模型。
在状态方程公式(6)中，A、B、C矩阵见下：
Figure BDA0002543485630000086
上述计算过程归为公式(9)，其中，RS为定子侧电阻(相电阻)，LS为定子侧等效电感。
具体的，上述公式(6)至(7)中的部分数据需要由状态观测器得到，可参阅图2b，图2b为渐进状态观测器的结构示意图，如图2b所示，该渐进状态观测器的计算可见下：
Figure BDA0002543485630000087
上述计算过程归为公式(10)，其中，
Figure BDA0002543485630000088
为可观系统的状态观测器的估测的微分，
Figure BDA0002543485630000089
为可观 系统的状态变量，
Figure BDA00025434856300000810
为可观系统的输出量，
Figure BDA00025434856300000811
为状态观测器的输入量，G为状态观测器的反馈 矩阵；
Figure BDA00025434856300000812
上述计算过程归为公式(11)，其中，
Figure BDA00025434856300000813
为状态估测器的估测量。
接着，根据上述公式(6)至(9)得到的状态方程，计算可得到电机的状态误差方程，实现方法如下：
Figure BDA00025434856300000814
Figure BDA00025434856300000815
上述计算过程归为公式(12)，公式(12)为电机的状态误差方程。其中，
Figure BDA00025434856300000816
为状态估测 器的估测量，
Figure BDA00025434856300000817
为可观系统的状态观测器的估测的微分，
Figure BDA00025434856300000818
为可观系统的状态变量，也是状态 观测器的估测量。
然后对上述公式(12)得到的状态误差方程离散并去耦，可推导得到候选马达数据模型， 实现方法如下：
Figure BDA0002543485630000091
上述计算过程归为公式(13)，公式(13)为状态方程离散化过程的推导；
Figure BDA0002543485630000092
上述计算过程归为公式(14)，公式(14)为离散化方程，运用在上述公式(13)中的离 散化推导过程中；
Figure BDA0002543485630000093
上述计算过程归为公式(15)，公式(15)为将上述公式(13)离散得到的结果去耦，简 化得到候选马达数据模型。
其中，候选马达数据模型的特征方程如下所示：
Figure BDA0002543485630000094
上述计算过程归为公式(16)，公式(16)为候选马达数据模型的特征方程；
Figure RE-GDA0002656775600000095
上述计算过程归为公式(17)，公式(17)为特征方程的特征值，由公式(16)到公式(17) 的过程为求解特征值|γI-A|＝0的求解过程。
此时，可得状态观测器的方程如下：
Figure BDA0002543485630000096
Figure BDA0002543485630000097
上述的计算过程归为公式(18)，隆伯格观测器的反馈矩阵可由公式(18)得到。
最后，将上述公式(15)得到的候选马达数据模型代入反馈矩阵，得到电机的马达数据 模型，该反馈矩阵为用于隆伯格观测器的状态反馈的矩阵，实现方法如下：
Figure BDA0002543485630000098
上述计算过程归为公式(19)，为候选马达数据模型代入反馈矩阵的计算过程；
再将公式(19)去耦简化可得到电机的马达数据模型，实现过程如下：
Figure BDA0002543485630000101
上述计算过程归为公式(20)，公式(20)为去耦(认为ωe＝0)后简化为马达数据模型 的计算过程。
综上所述，公式(1)至(20)可得到电机的马达数据模型，具体过程如下：
首先，由公式(1)至(3)可通过隆伯格观测器得到不同种类电机的电机数据模型；然 后，以公式(1)得到的电机数据模型为例，还需要利用电机的电机数据模型中的数据，计算 得到电机系统的状态方程，由公式(6)至(9)可得到电机的状态方程，其中，公式(6)至(9)的计算过程需要公式(1)电机数据模型中的数据、公式(4)至(5)感应电动势及其 导数的数据、以及公式(10)至(11)渐进状态观测器中的数据；接着，根据状态方程公式 (6)可得到电机的状态误差方程，该过程由公式(12)实现；其次，对公式(12)得到的状 态误差方程离散并去耦简化，可推导得到公式(15)中的候选马达数据模型，其中，公式(13) 为离散化过程的实现方式，公式(14)为离散化方程，应用于公式(13)中，公式(15)为 去耦后得到的候选马达数据模型，公式(16)为候选马达数据模型的特征方程，公式(17) 为候选马达数据模型的特征方程的特征值；最后，将公式(15)得到的候选马达数据模型代 入反馈矩阵、去耦简化可得到电机的马达数据模型，公式(20)为电机的马达数据模型，其 中，将公式(15)的候选马达数据模型代入反馈矩阵可由公式(19)实现，反馈矩阵可由公 式(18)中的状态观测器得到，公式(20)为将公式(19)去耦简化后得到的马达数据模型。
步骤103：根据马达数据模型和锁相环PLL，得到候选信号。
利用上述步骤102得到的马达数据模型中的数据
Figure BDA0002543485630000102
和
Figure BDA0002543485630000103
可得到转子的位置角度和转子速 度，其中，需要用到锁相环PLL，锁相环PLL的作用是根据
Figure BDA0002543485630000104
和
Figure BDA0002543485630000105
估测出电机的转子速度和 转子的位置角度(电角度)，从而基于电机的转子速度和电角度确定电机的候选转速和候选方 向。具体的，锁相环PLL的工作原理可如图2c所示，图2c为锁相环PLL位置检测原理示意 图。锁相环的输入为e(α)和e(β)，分别为马达数据模型中的数据
Figure BDA0002543485630000106
知
Figure BDA0002543485630000107
锁相环的输出为ω(e) 和θ(e)，分别为电机的转子速度ωe和电角度
Figure BDA0002543485630000108
其中，Kp和Ki是PI调节器的比例系数和微分 系数，因为传统的隆伯格观测器PLL锁相环使用的是单一的PI调节器参数，使得它对电机 系统的动态响应略差，常常会在不同转速、不同加速度、复杂工况下由于无法正确及时的调 节出当前转子速度和位置而引起电机系统的超调或失调。故还需求取θe的余弦和正弦函数， 分别与Alfa轴和Beta轴的感应电动势相乘，做差后得到误差Δe，误差方程如下：
Figure BDA0002543485630000109
上述计算过程归为公式(21)，公式(21)表示步骤103得到的候选信号(转子速度ωe和 电角度
Figure BDA00025434856300001010
)与真实可用的信号之间的误差大小。
具体的，上述PI调节器是一个线性函数，它是根据给定和反馈的差值，通过比例积分对 被控制量的有效控制，PI控制器的控制核心在于比例部分和积分部分，即P和I的参数选择， 系统给定和反馈一旦出现偏差，比例部分P便会立即对其产生调节作用以减小偏差的大小。P 参数越大，调节的就越快，但是过大的参数会导致很大的超调，使得系统控制产生震荡，稳 定性降低，P参数小的话，则会导致调节速度很慢，无法即时的对系统偏差进行调试。所以 选择合适的比例P参数对系统稳定性有很大的关系。积分作用I主要用于消除系统稳态误差， 只要有系统稳态误差，积分调节就会产生作用，直至调节到无差，积分作用调节会停止，积 分调节会输出一个稳定值。积分调节的强弱在于参数I的选择，参数I越大，积分作用就越 小，参数I越小，积分作用就越大。总的来说，在整个控制系统中，PI控制器的主要作用是 来提高控制系统的稳定性以便更加精确的控制。
步骤104：将候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号。
上述步骤103得到的候选信号包含了候选转速(转子速度ωe)和候选方向(电角度
Figure BDA0002543485630000111
) 的信息，但由误差方程△e可知，此时的转速和方向信息准确性不高，还是不可用的，需要经 过二阶低通滤波器滤波，得到一个特定频率的目标信号，或消除一个特定频率后的目标信号， 基于该目标信号确定的目标转速(目标转子速度ωe)和目标方向(目标电角度
Figure BDA0002543485630000112
)才是可用 的，该目标转速和目标方向即为电机启动前估测的转速和方向。一般的隆伯格观测器PLL锁 相环使用的是单一的PI调节器参数，使得它对系统的动态响应略差，常常会在不同转速、不 同加速度、复杂工况下由于无法正确及时的解调出当前转子速度和位置而引起系统的超调或 失调，轻微时可使得系统震荡，严重时可导致整个控制系统失去控制。为了解决上述问题， 可以利用动态的PLL参数调节代替原有的PI调节器，使其可以在系统运行的过程中根据不 同速度、不同负载情况，自动选择不同的PLL锁相环参数，实时的对转子速度和位置解调进 行动态调控，从而可以使整个控制系统更加稳定，对复杂工况的适应性更强。
基于上述步骤101至步骤104的阐述，可结合图2d得到电机启动时检测电机转速和方向 的方法流程。如图2d所示，先获取到电机的电流和电压，然后利用隆伯格观测器得到电机的 马达数据模型，再利用锁相环PLL得到用于表示电机的候选转速和候选方向的候选信号，最 后将该候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号，基于该目标信号确定的目标转 速和目标方向即为可用的电机的转速和方向；通过上述方法，对隆伯格观测器做了特殊处理， 即在隆伯格观测器的基础上结合了PLL动态参数锁相环，再利用上述改进后的隆伯格观测器 法，可以精准估测电机启动前的转速和方向，并根据不同的转速和方向进行不同的控制，使 得电机进入通常控制后，采用隆伯格观测时进行转子转速和角度估测，将电机模型进行坐标 变换，转速闭环和电流闭环的控制策略，以达到控制转速和转矩的目的，从而在各种情况下 都能稳定可靠的工作，提高了电机的启动成功率及效率，进而提高了电机的安全性及可靠性， 且大大节约了硬件成本。
请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种电机控制方法的流程示意图，该方法包括 但不限于如下步骤：
步骤301：确定电机的目标转速和目标方向。
根据上述实施例图1所提供的一种检测电机转速和方向的方法可确定电机的目标转速和 目标方向，具体可参见上述步骤101至104，此处不再赘述。
步骤302：判断电机是否处于正转状态。
基于目标信号确定了电机的目标转速和目标方向之后，根据该目标转速和目标方向对该 电机进行控制。首先，将根据目标方向判断电机当前是否处于正转状态，正转状态表示电机 的当前转动方向与目标方向相同，若电机处于正转状态，则执行下述步骤303，若电机不处 于正转状态，则执行下述步骤305。
步骤303：判断电机的目标转速是否小于第一阈值。
在电机处于正转状态的情况下，将确定好的电机目标转速和第一阈值比较，判断电机的 目标转速是否小于第一阈值，该第一阈值为根据电机启动场景下进行的设定，不同应用场景 下的第一阈值可以是不同的，比如可以为50r/s，若电机的目标转速小于第一阈值，则执行下 述步骤304，若电机的目标转速不小于第一阈值，则执行上述步骤301，继续确定电机的目标 转速和目标方向，直至电机的目标转速小于第一阈值为止。
步骤304：判断电机的目标转速是否大于第二阈值。
在电机处于正转状态且电机的目标转速小于第一阈值的情况下，继续判断电机的目标转 速是否大于第二阈值，该第二阈值为根据电机启动场景下进行的设定，不同应用场景下的第 二阈值可以是不同的，比如可以为5r/s，若电机的目标转速大于第二阈值，则执行下述步骤 309，切入双闭环控制，即利用电流环和速度环双闭环反转启动电机，若电机的目标转速不大 于第二阈值，则执行下述步骤308，需先利用电流环闭环进行电机启动控制，然后再开启速 度环，执行步骤309，切入双闭环控制电机。
步骤305：判断电机的目标转速是否小于第三阈值。
在电机不处于正转状态的情况下，将确定好的电机的目标转速和第三阈值比较，判断电 机的目标转速是否小于第三阈值，该第三阈值为根据电机启动场景下进行的设定，不同应用 场景下的第三阈值可以是不同的，比如可以为50r/s，若电机的目标转速小于第三阈值，则执 行下述步骤306，若电机的目标转速不小于第三阈值，则执行步骤301，继续确定电机的目标 转速和目标方向，直至电机的目标转速小于第三阈值为止。
步骤306：判断电机的目标转速是否大于第四阈值。
在电机不处于正转状态且电机的目标转速小于第三阈值的情况下，继续判断电机的目标 转速是否大于第四阈值，该第四阈值为根据电机启动场景下进行的设定，不同应用场景下的 第四阈值可以是不同的，比如可以为5r/s，若电机的目标转速大于第四阈值，则执行下述步 骤307，先对电机进行制动停机，避免因电机转速过大引起反转启动失败，若电机的目标转 速不大于第四阈值，则执行下述步骤308，需先利用电流环闭环进行电机启动控制，然后再 开启速度环，执行步骤309，切入双闭环控制电机。
步骤307：电机制动停机。
步骤308：电机启动控制。
步骤309：电机切入双闭环控制。
本申请实施例，对确定了电机的目标转速和目标方向之后进行了更进一步的阐述，即以 该目标转速和该目标方向对该电机进行控制，因为在电机启动前可能还是处于摆动状态，如 果直接启动电机，可能会导致逆变器损坏等问题，如果风扇处于高速反转情况下启动容易引 起过流，损坏控制器和导致电机退磁，直接导致电机启动失败，故为了确保风扇电机安全可 靠启动，需根据电机的目标转速和目标方向的情况对电机做出不同的控制，判断电机处于正 转状态或反转状态，并对处于不同目标转速的电机执行相应操作。如此可以提高风扇电机启 动的成功率的效果，提高电机的效率，进而提高电机的安全性及可靠性。
上述详细阐述了本申请实施例的方法，下面提供本申请实施例的装置。
请参见图4，图4为本申请实施例提供的一种检测电机转速和方向的装置的结构示意图。 该检测电机转速和方向的装置可以包括获取单元401、计算单元402、滤波单元403、确定单 元404以及控制单元405，其中，各个单元的描述如下：
获取单元401，用于获取电机的电流和电压；
计算单元402，用于根据隆伯格观测器和电机的电流、电机的电压，得到电机的马达数 据模型；
上述计算单元402，还用于根据马达数据模型和锁相环PLL，得到候选信号，上述候选 信号用于表示上述电机的候选转速和候选方向；
滤波单元403，用于将上述候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号；
确定单元404，用于基于上述目标信号确定上述电机的目标转速和目标方向。
在本申请实施例中，先获取到电机的电流和电压，然后利用隆伯格观测器得到电机的马 达数据模型，再利用锁相环PLL得到用于表示电机的候选转速和候选方向的候选信号，最后 将该候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号，即为可用的电机的目标转速和目 标方向；通过上述方法，对隆伯格观测器做了特殊处理，即在隆伯格观测器的基础上结合了 PLL动态参数锁相环，再利用上述改进后的隆伯格观测器法，可以精准估测电机启动前的转 速和方向，并根据不同的转速和方向进行不同的控制，使得电机在各种情况下都能稳定可靠 的工作，提高了电机的启动成功率及效率，进而提高了电机的安全性及可靠性，且大大节约 了硬件成本。
在一种可能的实施方式中，所述计算单元402，具体用于利用所述隆伯格观测器和所述 电机的电流、所述电机的电压，计算得到所述电机的电机数据模型；利用所述电机数据模型， 计算得到所述电机的状态方程；根据所述状态方程，计算得到所述电机的所述马达数据模型。
在又一种可能的实施方式中，所述计算单元402，具体还用于利用所述状态方程，计算 得到所述电机的状态误差方程；对所述状态误差方程离散并去耦，得到候选马达数据模型； 将所述候选马达数据模型代入反馈矩阵，得到所述电机的所述马达数据模型，所述反馈矩阵 为用于所述隆伯格观测器的状态反馈的矩阵.
在又一种可能的实施方式中，所述计算单元402，具体还用于利用所述马达数据模型和 所述锁相环PLL的参数，调控所述电机的转子速度和位置；利用所述电机的转子速度和位置， 确定所述电机的所述候选转速和所述候选方向。
在又一种可能的实施方式中，所述控制单元405，用于在基于所述目标信号确定所述电 机的目标转速和目标方向之后，根据所述目标转速和所述目标方向，对所述电机进行控制。
在又一种可能的实施方式中，所述控制单元405，具体用于若根据所述目标方向确定所 述电机处于正转状态，且所述目标转速小于第一阈值且大于第二阈值，切入双闭环控制；
所述获取单元401，还用于若根据所述目标方向确定所述电机处于所述正转状态，且所 述目标转速不小于所述第一阈值，执行所述获取电机启动前的电流和电压的步骤；
所述控制单元405，具体还用于若根据所述目标方向确定所述电机处于所述正转状态， 且所述目标转速不大于所述第二阈值，在启动电流控制之后，切入双闭环控制。
在又一种可能的实施方式中，所述控制单元405，具体还用于若根据所述目标方向确定 所述电机处于反转状态，且所述目标转速小于第三阈值且大于第四阈值，在制动停机并启动 电流控制之后，切入双闭环控制；
所述获取单元401，还用于若根据所述目标方向确定所述电机处于所述反转状态，且所 述目标转速不小于所述第三阈值，执行所述获取电机启动前的电流和电压的步骤；
所述控制单元405，具体还用于若根据所述目标方向确定所述电机处于所述反转状态， 且所述目标转速不大于所述第四阈值，在启动电流控制之后，切入双闭环控制。
根据本申请实施例，图4所示的装置中的各个单元可以分别或全部合并为一个或若干个 另外的单元来构成，或者其中的某个(些)单元还可以再拆分为功能上更小的多个单元来构 成，这可以实现同样的操作，而不影响本申请的实施例的技术效果的实现。上述单元是基于 逻辑功能划分的，在实际应用中，一个单元的功能也可以由多个单元来实现，或者多个单元 的功能由一个单元实现。在本申请的其它实施例中，基于终端也可以包括其它单元，在实际 应用中，这些功能也可以由其它单元协助实现，并且可以由多个单元协作实现。
在图4所描述的检测电机转速和方向的装置中，采用特殊处理的隆伯格观测器和锁相环， 外加一个二阶低通滤波器来精准估测电机启动前的转速和方向，并根据不同的转速和方向进 行不同的控制，使得电机在各种情况下都能稳定可靠的工作，且大大节约了硬件成本，利于 技术推广。
请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种检测电机转速和方向的设备的结构示意图。 该检测电机转速和方向的设备可以包括存储器501、处理器502。进一步可选的，还可以包含 总线503，其中，存储器501和处理器502通过总线503相连。
其中，存储器501用于提供存储空间，存储空间中可以存储操作系统和计算机程序等数 据。存储器501包括但不限于是随机存储记忆体(random access memory，RAM)、只读存储 器(read-only memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmableread only memory，EPROM)、或便携式只读存储器(compact disc read-only memory，CD-ROM)。
处理器502是进行算术运算和逻辑运算的模块，可以是中央处理器(centralprocessing unit， CPU)、显卡处理器(graphics processing unit，GPU)或微处理器(microprocessor unit，MPU) 等处理模块中的一种或者多种的组合。
存储器501中存储有计算机程序，处理器502调用存储器501中存储的计算机程序，以 执行以下操作：
获取电机的电流和电压；
根据隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压，得到所述电机的马达数据模型；
根据所述马达数据模型和锁相环PLL，得到候选信号，所述候选信号用于表示所述电机 的候选转速和候选方向；
将所述候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号，基于所述目标信号确定所 述电机的目标转速和目标方向。
在本申请实施例中，先获取到电机的电流和电压，然后利用隆伯格观测器得到电机的马 达数据模型，再利用锁相环PLL得到用于表示电机的候选转速和候选方向的候选信号，最后 将该候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号，基于该目标信号确定的目标转速 和目标方向即为可用的电机的转速和方向；通过上述方法，对隆伯格观测器做了特殊处理， 即在隆伯格观测器的基础上结合了PLL动态参数锁相环，再利用上述改进后的隆伯格观测器 法，可以精准估测电机启动前的转速和方向，并根据不同的转速和方向进行不同的控制，使 得电机在各种情况下都能稳定可靠的工作，提高了电机的启动成功率及效率，进而提高了电 机的安全性及可靠性，且大大节约了硬件成本。
在一种可能的实施方式中，在根据隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压， 得到所述电机的马达数据模型方面，所述处理器502具体用于：
利用所述隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压，计算得到所述电机的电机 数据模型；
利用所述电机数据模型，计算得到所述电机的状态方程；
根据所述状态方程，计算得到所述电机的所述马达数据模型。
在又一种可能的实施方式中，在根据所述状态方程，计算得到所述电机的所述马达数据 模型方面，所述处理器502具体用于：
利用所述状态方程，计算得到所述电机的状态误差方程；
对所述状态误差方程离散并去耦，得到候选马达数据模型；
将所述候选马达数据模型代入反馈矩阵，得到所述电机的所述马达数据模型，所述反馈 矩阵为用于所述隆伯格观测器的状态反馈的矩阵。
在又一种可能的实施方式中，在根据所述马达数据模型和锁相环PLL，得到所述电机的 候选转速和候选方向方面，所述处理器502具体用于：
利用所述马达数据模型和所述锁相环PLL的参数，调控所述电机的转子速度和位置；
利用所述电机的转子速度和位置，确定所述电机的所述候选转速和所述候选方向。
在又一种可能的实施方式中，所述处理器502具体还用于：
根据所述目标转速和所述目标方向，对所述电机进行控制。
在又一种可能的实施方式中，在根据所述目标转速和所述目标方向，对所述电机进行控 制方面，所述处理器502具体还用于：
若根据所述目标方向确定所述电机处于正转状态，且所述目标转速小于第一阈值且大于 第二阈值，切入双闭环控制；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述正转状态，且所述目标转速不小于所述第一 阈值，执行所述获取电机启动前的电流和电压的步骤；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述正转状态，且所述目标转速不大于所述第二 阈值，在启动电流控制之后，切入双闭环控制。
在又一种可能的实施方式中，在根据所述目标转速和所述目标方向，对所述电机进行控 制方面，所述处理器502具体还用于：
若根据所述目标方向确定所述电机处于反转状态，且所述目标转速小于第三阈值且大于 第四阈值，在制动停机并启动电流控制之后，切入双闭环控制；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述反转状态，且所述目标转速不小于所述第三 阈值，执行所述获取电机启动前的电流和电压的步骤；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述反转状态，且所述目标转速不大于所述第四 阈值，在启动电流控制之后，切入双闭环控制。需要说明的是，检测电机转速和方向的设备 的具体实现还可以对应参照图1和图3所示的方法实施例的相应描述。
在图5所描述的检测电机转速和方向的设备50，可以采用特殊处理的隆伯格观测器和锁 相环，外加一个二阶低通滤波器来精准估测电机启动前的转速和方向，并根据不同的转速和 方向进行不同的控制，使得电机在各种情况下都能稳定可靠的工作，且大大节约了硬件成本， 利于技术推广。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算 机程序，当所述计算机程序在一个或多个处理器上运行时，可以实现图1和图3所示的检测 电机转速和方向的方法和电机控制方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在处理器上运行时， 可以实现图1和图3所示的检测电机转速和方向的方法和电机控制方法。
综上所述，通过实施本申请实施例，可以采用特殊处理的隆伯格观测器和锁相环，外加 一个二阶低通滤波器来精准估测电机启动前的转速和方向，并根据不同的转速和方向进行不 同的控制，使得电机在各种情况下都能稳定可靠的工作，且大大节约了硬件成本。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由 计算机程序来计算机程序相关的硬件完成，该计算机程序可存储于计算机可读取存储介质中， 该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM 或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储计算机程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种检测电机转速和方向的方法，其特征在于，包括：
获取电机的电流和电压；
根据隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压，得到所述电机的马达数据模型；
根据所述马达数据模型和锁相环PLL，得到候选信号，所述候选信号用于表示所述电机的候选转速和候选方向；
将所述候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号，基于所述目标信号确定所述电机的目标转速和目标方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压，得到所述电机的马达数据模型，包括：
利用所述隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压，计算得到所述电机的电机数据模型；
利用所述电机数据模型，计算得到所述电机的状态方程；
根据所述状态方程，计算得到所述电机的所述马达数据模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述状态方程，计算得到所述电机的所述马达数据模型，包括：
利用所述状态方程，计算得到所述电机的状态误差方程；
对所述状态误差方程离散并去耦，得到候选马达数据模型；
将所述候选马达数据模型代入反馈矩阵，得到所述电机的所述马达数据模型，所述反馈矩阵为用于所述隆伯格观测器的状态反馈的矩阵。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述马达数据模型和锁相环PLL，得到所述电机的候选转速和候选方向，包括：
利用所述马达数据模型和所述锁相环PLL的参数，调控所述电机的转子速度和位置；
利用所述电机的转子速度和位置，确定所述电机的所述候选转速和所述候选方向。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标信号确定所述电机的目标转速和目标方向之后，还包括：
根据所述目标转速和所述目标方向，对所述电机进行控制。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标转速和所述目标方向，对所述电机进行控制，包括：
若根据所述目标方向确定所述电机处于正转状态，且所述目标转速小于第一阈值且大于第二阈值，切入双闭环控制；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述正转状态，且所述目标转速不小于所述第一阈值，执行所述获取电机启动前的电流和电压的步骤；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述正转状态，且所述目标转速不大于所述第二阈值，在启动电流控制之后，切入双闭环控制。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标转速和所述目标方向，对所述电机进行控制，包括：
若根据所述目标方向确定所述电机处于反转状态，且所述目标转速小于第三阈值且大于第四阈值，在制动停机并启动电流控制之后，切入双闭环控制；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述反转状态，且所述目标转速不小于所述第三阈值，执行所述获取电机启动前的电流和电压的步骤；
若根据所述目标方向确定所述电机处于所述反转状态，且所述目标转速不大于所述第四阈值，在启动电流控制之后，切入双闭环控制。
8.一种检测电机转速和方向的装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取电机的电流和电压；
计算单元，用于根据隆伯格观测器和所述电机的电流、所述电机的电压，得到所述电机的马达数据模型；
所述计算单元，还用于根据所述马达数据模型和锁相环PLL，得到候选信号，所述候选信号用于表示所述电机的候选转速和候选方向；
滤波单元，用于将所述候选信号经过二阶低通滤波器滤波后，得到目标信号；
确定单元，用于基于所述目标信号确定所述电机的目标转速和目标方向。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，其中，所述存储器存储有程序指令，所述程序指令被所述处理器执行时，使所述处理器执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在一个或多个处理器上运行时，执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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