TWI415379B - 交流電動機之具有故障後的運轉控制裝置及其控制方法 - Google Patents

Description

交流電動機之具有故障後的運轉控制裝置及其控制方法

本發明係涉及一種電動機的運轉控制裝置，尤其係指一種搭配交流電動機的運轉控制裝置及其故障後控制策略。

永磁式同步電動機的驅動是利用三相電流產生一穩定且固定方向之旋轉磁場，提供電動機平滑運轉之轉矩，由於永磁式同步電動機係以高性能永久磁石取代替激磁場繞組，故可去除整流子與電刷等機械結構，簡化轉子結構，且有高功率密度及小型化之優點。此種方式可使永磁式同步電動機轉子磁場為固定值，令電磁轉矩與電流呈線性關係。

一般三相式電動機採用之變流器架構以三臂型三相變流器為其電力架構。此架構多採電壓空間向量調變控制技術(voltage space vector pulse-width modulation,VSVPWM)，藉由六組開關相互切換產生所需之電壓向量。此控制技術成熟且發展已趨穩定，唯其電壓使用率僅能達到直流鏈電壓之0.577倍，須藉由弱磁控制或是相位超前控制，方能提高電動機之轉速。而且，於一相繞組或一臂功率級電晶體故障時，電動機將會產生劇烈抖動或停止運轉。為了改善此項缺點，三相電動機的變流器可採用四臂型三相變流器為其電力電路架構，使電動機中性點亦連接一臂兩個功率級電晶體，使其一相繞組或一臂功率級電晶體故障後，仍可由未故障的兩相繞組與一中性點構成迴路，使電動機持續運轉；但此種控制方式，在電動機未故障的兩相繞組感應輸出的應電勢與回授電流皆為相同相位，將產生電動機的功率二次諧波成份，進而影響電動機轉矩漣波的產生使其運作發生抖動及噪音。

永磁式同步電動機的控制方式一般是將三相平衡相差一百二十度之交流物理量，經由轉子旋轉座標軸轉換矩陣投影至兩相相互垂直之直流量，以進行各方向的電流控制，此即為向量控制。向量控制中為使轉矩有效產生，必須進行磁極角位置的偵測，方能實現旋轉座標軸的轉換。

有鑑於此，本發明之目的在於，改良電動機載具運轉控制裝置的電力電路架構及控制策略，使永磁式同步電動機能於一相繞組或一臂功率級電晶體故障時仍能平滑運轉。運轉控制裝置並回授永磁式同步電動機的轉速及電流，藉此判斷系統的運轉情形，以完成系統故障前與故障後的控制策略。

為解決上述問題，根據本發明所提出之一方案，提供一種運轉控制裝置，包括：一電動機、一角位置偵測單元、一電流偵測電路及一控制單元。其中，角位置偵測單元裝設於電動機上，以產生一磁極角度偵測信號，用以計算電動機的一磁極角位置及一估測轉速。電流偵測電路耦接在電動機的輸入端，用以偵測電動機的一側三相回授電流。控制單元係依據一側三相回授電流判斷系統的運轉情形，並由角位置偵測單元產生一實際磁極角位置與估測電動機之轉速，藉此完成電動機載具驅動系統故障前與故障後的控制策略。

特別的是，本發明更提出一種變流器電力電路結構，該電力電路結構係應用於上述實施例的運轉控制裝置，而該電力電路結構包括：電動機及複數個功率級電晶體。其中，電動機的繞線結構係將中性點拆開，使每一相繞組分別獨立，並且將各相繞組之兩端分別耦接一臂兩個功率級電晶體，使每一個繞組與每一臂功率級電晶體形成一單相直流/交流功率轉換器，且其控制技術採用單極性正弦脈波寬度調變，使其電壓的使用趨近於直流鏈電壓。

根據本發明所提出之另一方案，提供一種運轉控制裝置的控制方法，該運轉控制裝置具有一永磁式同步電動機，而該控制方法之步驟包括：首先，藉由角位置偵測單元產生之一磁極角度偵測信號估測一磁極角位置與一估測轉速，並依據估測轉速計算以產生一交軸電流命令，進行電動機的一轉速閉迴路控制，並且設定一直軸電流命令為零。接著，取得電動機的一側三相回授電流，以計算電動機一側三相回授電流的有效值，並依據角位置偵測單元提供的磁極角位置，再經由旋轉座標軸轉換矩陣將電動機一側三相回授電流轉換為交軸電流命令和直軸電流命令來進行電流閉迴路控制。並且，當電動機之一側三相回授電流有效值皆不為零時，電動機之運轉控制裝置使用故障前控制策略，此控制方式是將一側三相回授電流視為平衡且彼此相差一百二十度的相位角，且電動機一側三相回授電流中的各個單相回授電流與其對應的應電勢亦為同相。

當電動機其中之一個單相回授電流有效值為零時，電動機之運轉控制裝置使用故障後控制策略，此控制方式是將未故障的另外兩相的單相回授電流彼此相差六十度的相位角，且電動機未故障的兩單相回授電流分別超前或落後各自的應電勢三十度相位角，藉此耦合功率的二次諧波成份，穩定轉矩的運轉。進一步說明則是，當電動機的一側三相回授電流有效值皆不為零，則使用正常的旋轉座標軸反轉換矩陣，將電流控制調整輸出的交軸電壓命令、直軸電壓命令轉換為一三相電壓命令，以驅動直流/交流功率轉換器之運行；當電動機的其中一個單相回授電流的有效值為零時，電動機之運轉控制裝置則使用故障後控制策略，關閉故障的該相驅動控制信號，並使用該相故障的旋轉座標軸反轉換矩陣，再將電流控制調整輸出的交軸電壓命令、直軸電壓命令轉換為三相電壓命令，以驅動直流/交流功率轉換器之運行。

藉此，本發明所能達到的功效在於，永磁式同步電動機於一臂功率級電晶體或一相繞組發生故障後，仍可持續運轉，並由該相故障的旋轉座標軸反轉換矩陣，使其餘未故障的兩相電流彼此相差六十度相位角，耦合功率的二次諧波，降低轉矩的漣波成份，以達到提高驅動控系統穩定性與安全性之目的。

以上概述與接下來的詳細說明及附圖，是為了能進一步說明本發明為達成預定目的所採取之方式及功效。本發明之相關其他目的及優點，將於後續說明及圖示中加以闡述。

本發明之運轉控制裝置中，永磁式同步電動機轉子磁場為一定值，使得電磁轉矩與電流呈線性關係。本發明在設計上是利用六臂型三相變流器為其電力電路之結構，進行電動機故障前與故障後之控制，並搭配磁極角度偵測信號以完成電動機之轉速及電流閉迴路控制。為了簡化說明，以下實施例中提及之電動機，其電子激磁結構為十二槽，轉子激磁結構為十四極。

請參考第一圖，為本發明運轉控制裝置1的實施例方塊圖。如圖所示，本實施例提供一種運轉控制裝置1是用以驅動一機械負載2，而運轉控制裝置1包括：一電動機10、一角位置偵測單元11、一電流偵測電路12、一控制單元13及一直流/交流功率轉換器14。

其中，電動機10是例如採用三相永磁式同步電動機，角位置偵測單元11是用以感應永磁式同步電動機的旋轉以產生一磁極角度偵測信號，其角位置偵測單元11可作為電動機10的絕對位置之偵測。在實際設計上，角位置偵測單元11可例如編碼器、分解器及霍爾效應偵測元件等，可計算求得轉速與角位置的相關元件。而本實施例是設計為六個霍爾效應偵測元件，此六個霍爾效應偵測元件會產生六個磁極角度偵測信號，並於一電機週期內偵測到十二個狀態變化，每個狀態為三十度的電機角度，藉此計算取得一估測轉速與一磁極角位置。

電流偵測電路12是耦接於電動機10的輸入端，以偵測電動機10的一側三相回授電流，提供控制單元13使用。藉此，控制單元13依據估測轉速進行電動機10的一轉速閉迴路控制，而依據電動機10之該些一側三相回授電流中各個單相回授電流的有效值，以判斷電動機10之運轉控制裝置1之運轉情形，提供控制單元13切換故障前與故障後的控制策略，並依據一側三相回授電流與磁極角位置進行電動機10的一電流閉迴路控制。

控制單元13藉由一電流偵測電路12所偵測之一側三相回授電流，以進行有效值之計算，當電動機10之該些一側三相回授電流中的各個單相回授電流的有效值皆不為零時，則是依據電動機10故障前的控制策略；當電動機10之一側三相回授電流其中的任一單相回授電流有效值為零時，表示有效值為零之該單相回授電流對應之相繞組或該臂功率級電晶體故障，則使用電動機10故障後的控制策略，而且運轉控制裝置1必須切離該故障相的驅動控制信號。藉由，角位置偵測單元11提供之磁極角度偵測信號及電流偵測電路12偵測之一側三相回授電流，以進行轉速閉迴路控制與電流閉迴路控制。最後，直流/交流功率轉換器14用以耦接控制單元13及電動機10，藉由接收控制單元13的控制信號，並進行一直流/交流轉換以驅動電動機10之運轉，進而驅動機械負載2之運行。

為了能進步一說明本發明的實際設計原理及詳細運算程序，請接著參考第二圖及其說明，第二圖為本發明的控制單元13之實施例線路方塊圖。如圖所示，本實施例提供的控制單元13是屬於數位信號處理器(DSP)，包括：一數位輸入單元1301、一角位置估測單元1302、一轉速估測單元1303、一類比/數位轉換器1304、一故障判斷單元1305、一旋轉座標軸矩陣轉換器1306、一電流控制器1307、一電壓命令值計算單元1308、一脈波寬度調變單元1309、一轉速控制器1310。

其中，數位輸入單元1301是耦接角位置估測單元1302，本實施例是使用角位置偵測單元11的六個霍爾效應偵測元件所產生之磁極角度偵測信號(H _a 、H _b 、H _c 、H _x 、H _y 、H _z )。角位置估測單元1302是耦接數位輸入單元1301，並依據磁極角度偵測信號(H _a 、H _b 、H _c 、H _x 、H _y 、H _z )計算轉換以產生一磁極角位置(θ _r )。

轉速估測單元1303是透過磁極角度偵測信號之變化，經過計算以求得電動機10的一估測轉速(ω _m )，用以完成一轉速閉迴路控制。類比/數位轉換器1304是耦接電流偵測電路12，用以偵測電動機10之一側三相回授電流(i _a 、i _b 、i _c )，並進行類比/數位轉換。

故障判斷單元1305是耦接類比/數位轉換器1304及電壓命令值計算單元1308，透過下述的公式(一)、公式(二)及公式(三)將目前電動機10之一側三相回授電流進行計算，求得各單相回授電流之有效值(I _a(rms) 、I _b(rms) 、I _c(rms) )，並透過公式(四)、公式(五)、公式(六)及公式(七)之判斷，以產生表示正常運轉之判斷信號f _n 、a 相故障之判斷信號f ₁ 、b 相故障之判斷信號f ₂ 及c 相故障之判斷信號f ₃ 。其中關於故障判斷信號與運轉控制裝置1的運轉決策關係，可參考第三圖本發明故障判斷信號與運轉控制裝置1運轉決策的實施例示意圖，藉以依據判斷電動機10的運轉情形。

其中，T _s 為有效值程式之計算週期。

當I _{a ( rms )} ≠0,I _{b ( rms )} ≠0,I _{c ( rms )} ≠0則f _n =1，否則f _n =0　公式(四)

當I _{a ( rms )} =0,I _{b ( rms )} ≠0,I _{c ( rms )} ≠0則f ₁ =1，否則f ₁ =0　公式(五)

當I _{a ( rms )} ≠0,I _{b ( rms )} =0,I _{c ( rms )} ≠0則f ₂ =1，否則f ₂ =0　公式(六)

當I _{a ( rms )} ≠0,I _{b ( rms )} ≠0,I _{c ( rms )} =0則f ₃ =1，否則f ₃ =0　公式(七)

其中f _n 為正常運轉之判斷信號、f ₁ 為a 相故障之判斷信號、f ₂ 為b 相故障之判斷信號及f ₃ 為c 相故障之判斷信號。

旋轉座標軸矩陣轉換器1306是耦接類比/數位轉換器1304，依據磁極角位置(θ_r )將一側三相回授電流(i _a 、i _b 、i _c )轉換為一交軸回授電流、一直軸回授電流。電流控制器1307是耦接電壓命令值計算單元1308，依據一交軸電流命令、一直軸電流命令及旋轉座標軸矩陣轉換器1306提供之交軸回授電流、直軸回授電流做比較運算，並將所得之誤差量透過電流調節器(G _q 、G _d )(圖未示)的輸出信號，以得到交軸電壓命令、直軸電壓命令。

而電壓命令值計算單元1308是耦接電流控制器1307，且依據公式(八)之旋轉座標軸反轉換矩陣，並針對各相故障的情形修正改良而得到公式(九)的a 相故障之旋轉座標軸反轉換矩陣、公式(十)的b 相故障之旋轉座標軸反轉換矩陣、公式(十一)的c 相故障之旋轉座標軸反轉換矩陣，使得一相繞組或一臂功率級電晶體故障後，未故障的另外兩相的單相回授電流與該相對應的應電勢相差三十度相位角，未故障的兩單相回授電流彼此相差六十度相位角。緊接著，藉由故障判斷單元1305提供的故障判斷信號(f _n 、f ₁ 、f ₂ 、f ₃ )，決定應使用的旋轉座標軸反轉換矩陣，並將一交軸電壓命令、一直軸電壓命令轉換為一三相電壓命令。脈波寬度調變單元1309是耦接電壓命令值計算單元1308，接收三相電壓命令，並計算反向的三相電壓命令，再與高頻三角波作比較，而完成單極性正弦脈波寬度調變，進而得以驅動控制直流/交流功率轉換器14之運作。其中，採用一相故障之控制策略時，必需將未使用之正弦脈波寬度調變信號關閉，避免直流/交流功率轉換器14驅動錯誤。系統於正常運轉(f _n =1)時：

1.系統於a 相故障(f ₁ =1)時：

2.系統於b 相故障(f ₂ =1)時：

3.系統於c 相故障(f ₃ =1)時：

其中，為系統於正常運轉下的旋轉座標軸反轉換矩陣、為系統於a 相故障下的旋轉座標軸反轉換矩陣、為系統於b 相故障下的旋轉座標軸反轉換矩陣、為系統於c 相故障下的旋轉座標軸反轉換矩陣、θ _r 為磁極角位置。

在控制單元13中的轉速控制器1310是耦接轉速估測單元1303，其中轉速控制器1310包含一轉速調節器(G _s ，圖未示)，而轉速調節器(G _s )用以接收轉速估測單元1303所計算的估測轉速(ω _m )與設先設定之轉速命令之間所形成的一轉速誤差量(Δω _m )，經由轉速調節器(G _s )加以運算轉換輸出一轉矩命令。並且，在設計上為了使電磁轉矩(T _e )與交軸回授電流呈線性關係，以符合上述之電流控制器1307的電流控制，因此在直軸電流命令方面會設定為零，使得其轉矩命令與交軸電流命令亦呈線性關係。由於電磁轉矩命令於直軸電流命令為零時，且直軸回授電流追隨直軸電流命令值，則電磁轉矩命令與交軸電流命令為線性關係。

因此，藉由上述有關控制單元13設計原理及其相關運算程序說明，可作為本發明的實作之依據，並完成電動機10之轉速及電流的閉迴路控制。

在本發明所使用的直流/交流功率轉換器14之電力電路結構方面，為了能在其中一相繞組或一臂功率級電晶體故障後仍能持續運轉，因此本發明採用六臂型三相變流器之電力電路結構。對此，請參考第四圖，為本發明的六臂型三相變流器之電力電路實施例示意圖。本實施例之六臂型三相變流器之電力電路在設計上含有六臂功率級電晶體，每一臂則由兩個功率級電晶體組成，亦即共有十二個功率級電晶體 構成其電力電路的結構。並將電動機10之中性點拆開，使每相繞組兩端(a ₁ 、a ₂ 、b ₁ 、b ₂ 、c ₁ 、c ₂ )分別耦接一臂功率級電晶體，進而配合直流鏈電壓(v _dc )使每一相皆形成為一單相直流/交流功率轉換器，使每一相繞組可獨立驅動控制；因此在一相繞組或是一臂功率級電晶體故障後，仍可由未故障之另外兩相的繞組提供電動機10運轉所需之電磁轉矩，持續推動機械負載2之運行。

請再參考第五圖，為本發明運轉控制裝置1之控制方法的實施例流程圖。在本參考實施例之控制方法時，運轉控制裝置1的相關架構圖示，可複參考第一圖及第二圖的說明。如第五圖所示，本實施例提供一種電動機10運轉控制裝置1的控制方法，並可應用在系統的一相繞組或一臂功率級電晶體故障後的運行，其步驟包括：首先，在運轉控制裝置1啟動運轉時，將會計算產生電動機10的一估測轉速，並且將角位置偵測單元11所感應的磁極角度偵測信號進行計算以取得一磁極角位置(S501)。再而設定直軸電流命令為零，使其電磁轉矩命令與交軸電流命令呈線性關係，並依據該估測轉速與預先用來控制的一轉速命令相比較，藉此產生一轉速誤差量作轉速控制的計算以輸出一轉矩命令，並依此進行轉換產生一交軸電流命令，藉此完成電動機10的轉速閉迴路控制(S503)。

再者，取得電動機10的一側三相回授電流，藉電動機10的一側三相回授電流進行電流有效值的計算，依此判斷是否其中有一單相回授電流的有效值為零或皆不為零以產生故障判斷信號；並且依據一磁極角位置將所得的電動機10的一側三相回授電流轉換為一交軸回授電流和一直軸回授電流(S505)。再依據交軸回授電流、直軸回授電流及交軸電流命令、直軸電流命令進行電流調節控制，以轉換為一交軸電壓命令和一直軸電壓命令(S507)。接著，藉由故障判斷信號以判斷系統的故障情形，以決定旋轉座標軸反轉矩陣(S509)，若步驟S509的判斷結果為正常運轉，則表示電動機10與直流/交流功率轉換器並未發生故障，因此使用電動機10在正常運轉下的旋轉座標軸反轉換矩陣，將交軸電壓命令、直軸電壓命令轉換輸出為三相交流電壓命令(S511)。當步驟S509的判斷結果為a 相故障，代表電動機10的a 相繞組或是a 相單相直流/交流功率轉換器發生故障，則關閉a 相單相直流/交流功率轉換器的脈波寬度調變信號(S513)。接著使用a 相故障的旋轉座標軸反轉換矩陣，將交軸電壓命令、直軸電壓命令轉換輸出為三相交流電壓命令(S515)。當步驟S509的判斷結果為b 相故障，代表電動機10的b 相繞組或是b 相單相直流/交流功率轉換器發生故障，則關閉b 相單相直流/交流功率轉換器的脈波寬度調變信號(S517)。接著使用b 相故障的旋轉座標軸反轉換矩陣，將交軸電壓命令、直軸電壓命令轉換輸出為三相交流電壓命令(S519)。當步驟S509的判斷結果為c 相故障，代表電動機10的c 相繞組或是c 相單相直流/交流功率轉換器發生故障，則關閉c 相單相直流/交流功率轉換器的脈波寬度調變信號(S521)。接著使用c 相故障的旋轉座標軸反轉換矩陣，將交軸電壓命令、直軸電壓命令轉換輸出為三相交流電壓命令(S523)。

經過上述步驟之後，即可取得三相電壓命令，接著計算反向的三相電壓命令，再將三相電壓命令及反向的三相電壓命令與高頻三角波作比較，用以進行單極性正弦脈波寬度調變控制(S525)，藉此輸出用來驅動直流/交流功率轉換器14之運作(S527)。如此，即可藉由電動機10一側三相回授電流及一磁極角位置完成電動機10的電流閉迴路控制。

綜上所述，本發明在運轉控制裝置中，透過拆開電動機的中性點及改良直流/交流功率轉換器的電力電路架構，使電動機的每一相繞組可獨立控制，並配合回授電動機的轉速及電流進行調節控制，以完成轉速及電流的閉迴路控制。藉此，可達到就算有一相繞組或一臂功率級電晶體發生故障後，仍可持續運轉，並且提高運轉控制裝置的穩定性。

此外，本發明的運轉控制裝置的設計中，除了在一相繞組或一臂功率級電晶體故障時仍可持續運轉外，更進一步設計將未故障之兩相繞組的電流彼此相差六十度相位角，藉此耦合一相繞組或一臂功率級電晶體故障後所產生的功率二次諧波成份，藉此減少電動機的轉矩漣波，使電動機的運作更為平滑。

以上所述，僅為本發明的具體實施例之詳細說明及圖示而已，並非用以限制本發明，本發明的所有範圍以下述之申請專利範圍為準。任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案所界定之專利範圍。

1．．．運轉控制裝置

10．．．電動機

11．．．角位置偵測單元

12．．．電流偵測電路

13．．．控制單元

1301．．．數位輸入單元

1302．．．角位置估測單元

1303．．．轉速估測單元

1304．．．類比/數位轉換器

1305．．．故障判斷單元

1306．．．旋轉座標軸矩陣轉換器

1307．．．電流控制器

1308．．．電壓命令值計算單元

1309．．．脈波寬度調變單元

1310．．．轉速控制器

14．．．直流/交流功率轉換器

2．．．機械負載

S501～S527．．．流程圖的步驟說明

第一圖係本發明運轉控制裝置的實施例方塊圖；

第二圖係本發明控制單元的實施例線路方塊圖；

第三圖係本發明故障判斷信號與運轉控制裝置運轉決策的實施例示意圖；

第四圖係本發明直流/交流功率轉換器電力電路結構的實施例示意圖；及

第五圖係本發明運轉控制裝置控制方法的實施例流程圖。

1．．．運轉控制裝置

10．．．電動機

11．．．角位置偵測單元

12．．．電流偵測電路

13．．．控制單元

14．．．直流/交流功率轉換器

2．．．機械負載

Claims (8)

1. 一種運轉控制裝置，包括：一電動機；一角位置偵測單元，耦接於該電動機，係感應該電動機的旋轉，以產生一磁極角度偵測信號；一電流偵測電路，係耦接於該電動機的一輸入端，以偵測該電動機的一一側三相回授電流；一控制單元，耦接於該電流偵測電路，在該電動機的該一側三相回授電流其中的複數個單相回授電流的有效值皆不為零時，是依據該電動機故障前的控制策略；而當該電動機之該些單相回授電流其中之一的有效值為零時，表示該電動機中對應於有效值為零的該單相回授電流的一相繞組或一功率級電晶體故障，則使用該電動機故障後的控制策略，並且該運轉控制裝置係切離對應於有效值為零的該單相回授電流的一相驅動控制信號；該控制單元係依據該電動機的該一側三相回授電流與一磁極角位置來進行旋轉座標軸轉換，以實現該電動機的一電流閉迴路，並且依據該電動機的一估測轉速以進行該電動機的一轉速閉迴路控制；以及一直流/交流功率轉換器，係耦接於該電動機及該控制單元，並接受該控制單元輸出的一控制信號，以完成一直流/交流轉換來驅動該電動機之運轉，其中該電動機的中性點將拆開，使各個該相繞組分別獨立。
2. 如申請專利範圍第1項所述之運轉控制裝置，其中該角位置偵測單元係為編碼器、分解器或霍爾效應偵測元件其中 之一或是其中複數種的組合，係能計算及取得該電動機的該磁極角位置與該估測轉速之元件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之運轉控制裝置，其中該控制單元進一步包含：一類比/數位轉換器，是耦接於該電流偵測電路，用以偵測該電動機之該一側三相回授電流，並進行類比/數位轉換；一數位輸入單元，耦接於該角位置偵測單元，用以接收該角位置偵測單元所產生之該磁極角度偵測信號；一轉速估測單元，耦接於該數位輸入單元，係依據該磁極角度偵測信號之變化，經過計算以求得該電動機的該估測轉速；一轉速控制器，係連接該轉速估測單元，接收該估測轉速轉換輸出以產生一交軸電流命令；一故障判斷單元，係耦接該類比/數位轉換器，將目前該電動機之該一側三相回授電流進行計算，求得各個該單相回授電流之有效值，以產生一故障判斷信號；一旋轉座標軸矩陣轉換器，係耦接該類比/數位轉換器，依據該磁極角位置將該電動機的該一側三相回授電流轉換為一交軸回授電流以及一直軸回授電流；一電流控制器，係耦接該轉速控制器以及該旋轉座標軸矩陣轉換器，依據該交軸電流命令、一直軸電流命令及該旋轉座標軸矩陣轉換器提供之該交軸回授電流和該直軸回授電流，轉換輸出以得到一交軸電壓命令和一直軸電壓命令；一電壓命令值計算單元，係連接該電流控制器、該故障判 斷單元及一角位置估測單元，接收該故障判斷信號以選擇旋轉座標軸反轉換矩陣，並且依據該故障判斷單元的該故障判斷信號與該電流控制器轉換輸出的一交軸電壓命令和一直軸電壓命令，配合該角位置估測單元輸出的該磁極角位置，產生該電動機的一三相電壓命令；以及一脈波寬度調變單元，係耦接該電壓命令值計算單元，接收該三相電壓命令，並進行單極性正弦脈波寬度調變，以驅動控制該直流/交流功率轉換器之運作。
4. 如申請專利範圍第3項所述之運轉控制裝置，其中該電壓命令值計算單元包含故障前的控制策略，設定使用未故障的旋轉座標軸反轉換矩陣轉換輸出該三相電壓命令，係將該一側三相回授電流中的各個單相回授電流視為平衡且彼此相差一百二十度的相位角，且該電動機的該一側三相回授電流的該些單相回授電流與各自對應的應電勢為同相。
5. 如申請專利範圍第3項所述之運轉控制裝置，其中該電壓命令值計算單元包含故障後的控制策略，設定使用故障相的旋轉座標軸反轉換矩陣轉換輸出該三相電壓命令，並關閉故障相的脈波寬度調變信號，係使未故障的兩個該單相回授電流彼此相差六十度的相位角，且該電動機未故障的兩個該單相回授電流分別超前或落後各自對應的應電勢三十度相位角。
6. 如申請專利第1項所述之運轉控制裝置，其中該直流/交流功率轉換器的一臂兩個該功率級電晶體分別耦接每個該相繞組之兩端，使每個該相繞組與每臂該功率級電晶體 形成一單相直流/交流功率轉換器。
7. 一種運轉控制裝置的控制方法，係具有一電動機，該控制方法包括：計算產生該電動機的一估測轉速與一磁極角位置；將一直軸電流命令設定為零，並依據該估測轉速以轉換產生一交軸電流命令，以完成電動機的一轉速閉迴路控制；取得該電動機的一一側三相回授電流，藉該電動機的該一側三相回授電流進行電流有效值及一交軸回授電流和一直軸回授電流的計算，並產生一故障判斷信號；依據該交軸回授電流、該直軸回授電流及該交軸電流命令、該直軸電流命令進行電流調節控制，以轉換產生一交軸電壓命令和一直軸電壓命令；依據該故障判斷信號來判斷系統的故障情形，以決定旋轉座標軸反轉換矩陣的形式；若該電動機的該故障判斷信號係顯示皆正常運轉時，依據該電動機在正常運轉下的旋轉座標軸反轉換矩陣，將該交軸電壓命令和該直軸電壓命令轉換輸出為一三相電壓命令；若該電動機的該故障判斷信號係顯示該電動機的一a 相故障時，關閉一a 相單相直流/交流功率轉換器的脈波寬度調變信號，依據該電動機在該a 相故障下的旋轉座標軸反轉換矩陣，將該交軸電壓命令和該直軸電壓命令轉換輸出為該三相電壓命令；若該電動機的該故障判斷信號係顯示該電動機的一b 相 故障時，關閉一b 相單相直流/交流功率轉換器的脈波寬度調變信號，依據該電動機在該b 相故障下的旋轉座標軸反轉換矩陣，將該交軸電壓命令和該直軸電壓命令轉換輸出為該三相電壓命令；若該電動機的該故障判斷信號係顯示該電動機的一c 相故障時，關閉一c 相單相直流/交流功率轉換器的脈波寬度調變信號，依據該電動機在該c 相故障下的旋轉座標軸反轉換矩陣，將該交軸電壓命令和該直軸電壓命令轉換輸出為該三相電壓命令；依據該電動機的該一側三相回授電流與該磁極角位置，以進行該電動機的一電流閉迴路控制；以及依據該電動機的該三相電壓命令來計算一反向的三相電壓命令，來進行單極性正弦脈波寬度調變控制，以控制該運轉控制裝置的一直流/交流功率轉換器。
8. 如申請專利範圍第7項所述之運轉控制裝置的控制方法，其中該故障判斷信號係設定有該一側三相回授電流中的複數單相回授電流其中之一的有效值為零的情形，或其中的該些單相回授電流有效值皆不為零的情形，以產生該電動機的該故障判斷信號。