[發明專利]降低電變換器中的諧波畸變的系統和方法

有效

• 申請號: 201110349847.7
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102545562A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: L.A.卡霍克;M.佩里西克;R.M.蘭索姆
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;譚祐祥

關于聯邦資助研究或開發的聲明

本發明是根據協議號DE-FC26-07NT43123在政府支持下完成的，有美國能源部的授權。政府對本發明具有某些權利。

技術領域

這里所述主題的實施例總體上涉及機動車中的電氣系統，并且更特別地，主題的實施例涉及采用一個或多個感應元件的能量輸送系統。

背景技術

矩陣變換器可以在電動和/或混合動力汽車中用于在較寬的工作電壓范圍內適應較高電力的輸送，但是同時獲得電流隔離、較高功率因數、低的諧波畸變、較高功率密度和低成本。例如，雙向隔離矩陣變換器可以用來從交流電（AC）能源例如大多數住宅和商業建筑中常見的單相網電輸送能量對直流電（DC）儲能元件例如車輛中的可充電電池充電。已經基于無損耗電阻模型提出前饋控制方案，這些方案造成從AC電源得到電流來產生基本上與AC能源的電壓同相的DC能量（例如整功率因數）。然而，一些整功率因數前饋控制方案在從AC能源得到的電流中引起不需要那么高的諧波畸變。

發明內容

根據一個實施例，提供一種電氣系統。這些電氣系統包括輸入接口、輸出接口、連接在該輸入接口與該輸出接口之間的能量轉換模塊以及控制模塊。該能量轉換模塊包括一個或多個開關元件。該控制模塊構造成基于該輸出接口處的期望電壓和該輸出接口處的測定電壓確定該輸入接口處的輸入電壓基準、基于該輸入電壓基準與該輸出接口處的該測定電壓之比確定占空度控制值以及按照受該占空度控制值影響的占空度操縱第一能量轉換模塊的一個或多個開關元件以輸送能量給該輸出接口。

根據另一實施例，提供一種方法，用于使用連在輸入接口與輸出接口之間的能量轉換模塊從該輸入接口輸送能量到該輸出接口。該方法包括的步驟有，基于該輸出接口處的期望輸出電壓和測定電壓確定該輸入接口的輸入電壓基準、基于該輸入電壓基準與該測定電壓之比確定占空度控制值以及按照受該占空度控制值影響的占空度操縱能量轉換模塊的一個或多個開關元件以從該輸入接口輸送能量給該輸出接口。

在另一實施例中，提供一種電氣系統。該電氣系統包括DC接口、AC接口、具有磁性地與第二組繞組相連的第一組繞組的隔離模塊、連在該DC接口與該第一組繞組之間的第一能量轉換模塊、與該第二組繞組相連的第二能量轉換模塊、連在該第二能量轉換模塊與該AC接口之間的感應元件以及控制模塊。該控制模塊構造成基于該DC接口處的期望電壓確定該AC接口的輸入電壓基準、把該輸入電壓基準除以該DC接口處的瞬時電壓以獲得脈寬調制（PWM）占空度控制值以及按照該PWM占空度控制值操縱第二能量轉換模塊的多個開關。

本發明提供下列技術方案。

技術方案1：一種電氣系統，包括：

輸入接口；

輸出接口；

連接在所述輸入接口與所述輸出接口之間的第一能量轉換模塊，所述第一能量轉換模塊包括一個或多個開關元件；以及

連接到所述第一能量轉換模塊、所述輸入接口和所述輸出接口的控制模塊，其中，所述控制模塊構造成：

??????基于所述輸出接口處的期望電壓和所述輸出接口處的測定瞬時電壓確定所述輸入接口處的輸入電壓基準；

??????基于所述輸入電壓基準與所述輸出接口處的所述測定瞬時電壓之比確定占空度控制值；以及

??????按照受所述占空度控制值影響的占空度操縱所述第一能量轉換模塊的所述一個或多個開關元件以輸送能量給所述輸出接口。

技術方案2：如技術方案1所述的電氣系統，其中，所述控制模塊構造成通過把所述輸入電壓基準除以所述輸出接口處的所述測定瞬時電壓來確定所述占空度控制值。

技術方案3：如技術方案1所述的電氣系統，還包括連接在所述輸入接口與所述第一能量轉換模塊之間的感應元件。

技術方案4：如技術方案3所述的電氣系統，還包括連接在所述輸入接口與所述感應元件之間且電并聯所述輸入接口配置的電容元件。

技術方案5：如技術方案4所述的電氣系統，其中，所述控制模塊構造成：

基于所述輸出接口處的所述期望電壓和所述輸出接口處的所述測定瞬時電壓確定輸入電流基準；以及

基于所述輸入電流基準、通過所述感應元件的電流和通過所述電容元件的電流確定所述輸入電壓基準。

技術方案6：如技術方案5所述的電氣系統，其中：

所述感應元件電串聯連接在第一節點與所述輸入接口之間；并且

所述一個或多個開關元件包括：