專利名稱：停用矩陣轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此描述的發(fā)明主題的實施例一般涉及機動交通工具中的電氣系統(tǒng)，且更具體地，本發(fā)明主題的實施例涉及具有電流隔離的能量傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
矩陣轉(zhuǎn)換器(或循環(huán)換流器)可用于電動交通工具和/或混合動力交通工具中， 以適應(yīng)在相對較寬范圍的操作電壓下的相對較高的功率傳輸，而同時實現(xiàn)電流隔離、相對較高的功率因數(shù)、低諧波畸變、相對較高功率密度和低成本。矩陣轉(zhuǎn)換器可用于將能量從交流(AC)能量源(例如，在大多數(shù)住宅和商用建筑物中常用的單相電網(wǎng)電力)傳輸?shù)街绷?(DC)能量儲存元件(例如在交通工具中的可再充電電池)。在實踐中，希望可關(guān)?；蛞云渌绞酵Ｓ镁仃囖D(zhuǎn)換器，以便例如停止對交通工具的電池傳輸充電功率或者減少開關(guān)損耗。在一些矩陣轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中，一個或多個電抗性部件(例如，電感器和/或電容器)存在于AC能量源與矩陣轉(zhuǎn)換器之間。當(dāng)矩陣轉(zhuǎn)換器停用時，流動到矩陣轉(zhuǎn)換器/自矩陣轉(zhuǎn)換器流出的電流被中斷或以其它方式停止。不過，突然停止流動到電抗性部件/自電抗性部件流出的電流可能使得在矩陣轉(zhuǎn)換器的部件上由于電抗性部件所儲存的勢能而導(dǎo)致潛在損害性的電壓峰值。例如，突然停止流動通過電感器的電流可能導(dǎo)致超過半導(dǎo)體器件擊穿電壓的瞬時電壓峰值。許多現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)采用一個或多個緩沖器，以防止或以其它方式減輕在矩陣轉(zhuǎn)換器部件上的可能由于電壓峰值所致的損害。緩沖器是減小總體操作效率的額外的損耗性部件。因此，希望被電抗性部件儲存的任何勢能以這樣的方式被釋放，即在關(guān)停時保護矩陣轉(zhuǎn)換器部件，而不需要使用緩沖器或其它損耗性部件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個實施例，提供一種電氣系統(tǒng)。所述電氣系統(tǒng)包括交流(AC)接口 ；第一轉(zhuǎn)換模塊，其聯(lián)接到所述AC接口 ；電感元件，其聯(lián)接在所述AC接口與所述第一轉(zhuǎn)換模塊之間； 和控制模塊。該控制模塊聯(lián)接到所述第一轉(zhuǎn)換模塊，而且，響應(yīng)于關(guān)停狀況(或關(guān)停條件)， 所述控制模塊被設(shè)置為當(dāng)通過所述電感元件的電流量小于閾值時停用所述第一轉(zhuǎn)換模塊。根據(jù)另一實施例，提供一種用于控制電氣系統(tǒng)的方法，所述電氣系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)換模塊、和被設(shè)置為電串聯(lián)在所述第一轉(zhuǎn)換模塊與AC接口之間的電感元件。所述方法包括操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊，以實現(xiàn)所希望的從所述AC接口的能量流動；確認關(guān)停狀況。響應(yīng)于確認所述關(guān)停狀況，所述方法如下繼續(xù)監(jiān)測通過所述電感元件的電流；和當(dāng)通過所述電感元件的電流的量小于閾值時，停用所述第一轉(zhuǎn)換模塊。
在另一實施例中，提供一種交通工具電氣系統(tǒng)。所述交通工具電氣系統(tǒng)包括DC 接口，其被設(shè)置以聯(lián)接到DC能量源；AC接口，其被設(shè)置以聯(lián)接到AC能量源。能量轉(zhuǎn)換模塊聯(lián)接到所述DC接口 ；而矩陣轉(zhuǎn)換器聯(lián)接到所述AC接口。電感元件被設(shè)置成電串聯(lián)在所述 AC接口的第一節(jié)點與所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間。隔離模塊聯(lián)接在所述能量轉(zhuǎn)換模塊與所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間，以在所述能量轉(zhuǎn)換模塊與所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間提供電流隔離。控制模塊聯(lián)接到所述矩陣轉(zhuǎn)換器，并被設(shè)置為操作所述矩陣轉(zhuǎn)換器以將能量從所述AC接口傳輸?shù)剿鯠C接口，以及確認(或識別)關(guān)停狀況。響應(yīng)于確認所述關(guān)停狀況，控制模塊根據(jù)關(guān)停占空因數(shù)來操作所述矩陣轉(zhuǎn)換器；當(dāng)通過所述電感元件的電流的量小于閾值時，操作所述矩陣轉(zhuǎn)換器使所述電感元件放電，以及在使所述電感元件放電之后，停用所述矩陣轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明還包括以下方案方案1. 一種電氣系統(tǒng)，包括交流AC 接口；第一轉(zhuǎn)換模塊，其聯(lián)接到所述AC接口 ；電感元件，其聯(lián)接在所述AC接口與所述第一轉(zhuǎn)換模塊之間；和控制模塊，其聯(lián)接到所述第一轉(zhuǎn)換模塊，其中，響應(yīng)于關(guān)停狀況，所述控制模塊被設(shè)置為當(dāng)通過所述電感元件的電流的量小于閾值時停用所述第一轉(zhuǎn)換模塊。方案2.如方案1所述的電氣系統(tǒng)，其中，當(dāng)通過所述電感元件的電流的量小于所述閾值時，所述控制模塊被設(shè)置為操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊，以便在停用所述第一轉(zhuǎn)換模塊之前使所述電感元件放電。方案3.如方案2所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述控制模塊被設(shè)置為響應(yīng)于所述關(guān)停狀況，利用關(guān)停占空因數(shù)來操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊。方案4.如方案3所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述第一轉(zhuǎn)換模塊包括多個開關(guān)元件， 其中所述控制模塊被設(shè)置為利用所述關(guān)停占空因數(shù)來通過以下方式操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生具有減小的占空因數(shù)的脈寬調(diào)制PWM命令信號；和根據(jù)所述PWM命令信號操作所述多個開關(guān)元件。方案5.如方案3所述的電氣系統(tǒng)，進一步包括直流DC 接口；第二轉(zhuǎn)換模塊；和隔離模塊，其聯(lián)接在所述第一轉(zhuǎn)換模塊與所述第二轉(zhuǎn)換模塊之間，所述隔離模塊在所述第一轉(zhuǎn)換模塊與所述第二轉(zhuǎn)換模塊之間提供電流隔離。方案6.如方案5所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述關(guān)停占空因數(shù)等于1-U，其中U取決
于公式
權(quán)利要求
1.一種電氣系統(tǒng)，包括 交流AC接口 ；第一轉(zhuǎn)換模塊，其聯(lián)接到所述AC接口 ； 電感元件，其聯(lián)接在所述AC接口與所述第一轉(zhuǎn)換模塊之間；和控制模塊，其聯(lián)接到所述第一轉(zhuǎn)換模塊，其中，響應(yīng)于關(guān)停狀況，所述控制模塊被設(shè)置為當(dāng)通過所述電感元件的電流的量小于閾值時停用所述第一轉(zhuǎn)換模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的電氣系統(tǒng)，其中，當(dāng)通過所述電感元件的電流的量小于所述閾值時，所述控制模塊被設(shè)置為操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊，以便在停用所述第一轉(zhuǎn)換模塊之前使所述電感元件放電。
3.如權(quán)利要求2所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述控制模塊被設(shè)置為響應(yīng)于所述關(guān)停狀況，利用關(guān)停占空因數(shù)來操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊。
4.如權(quán)利要求3所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述第一轉(zhuǎn)換模塊包括多個開關(guān)元件，其中所述控制模塊被設(shè)置為利用所述關(guān)停占空因數(shù)來通過以下方式操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生具有減小的占空因數(shù)的脈寬調(diào)制PWM命令信號；和根據(jù)所述PWM命令信號操作所述多個開關(guān)元件。
5.如權(quán)利要求3所述的電氣系統(tǒng)，進一步包括 直流DC接口 ；第二轉(zhuǎn)換模塊；和隔離模塊，其聯(lián)接在所述第一轉(zhuǎn)換模塊與所述第二轉(zhuǎn)換模塊之間，所述隔離模塊在所述第一轉(zhuǎn)換模塊與所述第二轉(zhuǎn)換模塊之間提供電流隔離。
6.如權(quán)利要求5所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述關(guān)停占空因數(shù)等于1-U，其中U取決于公式
7.如權(quán)利要求1所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述第一轉(zhuǎn)換模塊包括 第一節(jié)點，其聯(lián)接到所述電感元件；第二節(jié)點，其聯(lián)接到所述AC接口 ； 第三節(jié)點； 第四節(jié)點；第一開關(guān)，其聯(lián)接在所述第一節(jié)點與所述第三節(jié)點之間，所述第一開關(guān)被設(shè)置以允許電流當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時從所述第三節(jié)點流動到所述第一節(jié)點；第二開關(guān)，其聯(lián)接在所述第一開關(guān)與所述第三節(jié)點之間，所述第二開關(guān)被設(shè)置以允許電流當(dāng)所述第二開關(guān)閉合時從所述第一節(jié)點流動到所述第三節(jié)點；第三開關(guān)，其聯(lián)接在所述第一節(jié)點與所述第四節(jié)點之間，所述第三開關(guān)被設(shè)置以允許電流當(dāng)所述第三開關(guān)閉合時從所述第四節(jié)點流動到所述第一節(jié)點；第四開關(guān)，其聯(lián)接在所述第三開關(guān)與所述第四節(jié)點之間，所述第四開關(guān)被設(shè)置以允許電流當(dāng)所述第四開關(guān)閉合時從所述第一節(jié)點流動到所述第四節(jié)點；第五開關(guān)，其聯(lián)接在所述第二節(jié)點與所述第四節(jié)點之間，所述第五開關(guān)被設(shè)置以允許電流當(dāng)所述第五開關(guān)閉合時從所述第二節(jié)點流動到所述第四節(jié)點；第六開關(guān)，其聯(lián)接在所述第五開關(guān)與所述第二節(jié)點之間，所述第六開關(guān)被設(shè)置以允許電流當(dāng)所述第六開關(guān)閉合時從所述第四節(jié)點流動到所述第二節(jié)點；第七開關(guān)，其聯(lián)接在所述第二節(jié)點與所述第三節(jié)點之間，所述第七開關(guān)被設(shè)置以允許電流當(dāng)所述第七開關(guān)閉合時從所述第二節(jié)點流動到所述第三節(jié)點；和第八開關(guān)，其聯(lián)接在所述第七開關(guān)與所述第二節(jié)點之間，所述第八開關(guān)被設(shè)置以允許電流當(dāng)所述第八開關(guān)閉合時從所述第三節(jié)點流動到所述第二節(jié)點。
8.如權(quán)利要求7所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述控制模塊被設(shè)置以操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊，以在所述第一節(jié)點與所述第二節(jié)點之間提供電連接，從而在停用所述轉(zhuǎn)換模塊之前當(dāng)通過所述電感元件的電流小于所述閾值時使所述電感元件放電。
9.如權(quán)利要求8所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述控制模塊被設(shè)置為通過同時閉合所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、所述第七開關(guān)、和所述第八開關(guān)，從而在所述第一節(jié)點與所述第二節(jié)點之間提供電連接。
10.一種交通工具電氣系統(tǒng)，包括DC接口，其被設(shè)置以聯(lián)接到DC能量源； AC接口，其被設(shè)置以聯(lián)接到AC能量源； 能量轉(zhuǎn)換模塊，其聯(lián)接到所述DC接口 ； 矩陣轉(zhuǎn)換器，其聯(lián)接到所述AC接口 ；電感元件，其被設(shè)置以電串聯(lián)在所述AC接口的第一節(jié)點與所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間； 隔離模塊，其聯(lián)接在所述能量轉(zhuǎn)換模塊與所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間，所述隔離模塊在所述能量轉(zhuǎn)換模塊與所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間提供電流隔離；和控制模塊，其聯(lián)接到所述矩陣轉(zhuǎn)換器，其中所述控制模塊被設(shè)置為操作所述矩陣轉(zhuǎn)換器，以將能量從所述AC接口傳輸?shù)剿鯠C接口；確認關(guān)停狀況；和響應(yīng)于確認所述關(guān)停狀況而根據(jù)關(guān)停占空因數(shù)操作所述矩陣轉(zhuǎn)換器；當(dāng)通過所述電感元件的電流的量小于閾值時，操作所述矩陣轉(zhuǎn)換器使所述電感元件放電；和在使所述電感元件放電之后，停用所述矩陣轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及停用矩陣轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法。具體地，提供了用于停用矩陣轉(zhuǎn)換模塊的系統(tǒng)和方法。一種電氣系統(tǒng)，包括交流AC接口；矩陣轉(zhuǎn)換模塊，其聯(lián)接到所述AC接口；電感元件，其聯(lián)接在所述AC接口與所述矩陣轉(zhuǎn)換模塊之間；和控制模塊?？刂颇K聯(lián)接到所述矩陣轉(zhuǎn)換模塊，響應(yīng)于關(guān)停狀況，所述控制模塊被設(shè)置為當(dāng)通過所述電感元件的電流的量小于閾值時停用所述第一轉(zhuǎn)換模塊。
文檔編號H02M7/537GK102195506SQ201110069449
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者R·M·蘭索姆 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司