[发明专利]降低电变换器中的谐波畸变的系统和方法

说明书

关于联邦资助研究或开发的声明

本发明是根据协议号DE-FC26-07NT43123在政府支持下完成的，有美国能源部的授权。政府对本发明具有某些权利。

技术领域

这里所述主题的实施例总体上涉及机动车中的电气系统，并且更特别地，主题的实施例涉及采用一个或多个感应元件的能量输送系统。

背景技术

矩阵变换器可以在电动和/或混合动力汽车中用于在较宽的工作电压范围内适应较高电力的输送，但是同时获得电流隔离、较高功率因数、低的谐波畸变、较高功率密度和低成本。例如，双向隔离矩阵变换器可以用来从交流电（AC）能源例如大多数住宅和商业建筑中常见的单相网电输送能量对直流电（DC）储能元件例如车辆中的可充电电池充电。已经基于无损耗电阻模型提出前馈控制方案，这些方案造成从AC电源得到电流来产生基本上与AC能源的电压同相的DC能量（例如整功率因数）。然而，一些整功率因数前馈控制方案在从AC能源得到的电流中引起不需要那么高的谐波畸变。

发明内容

根据一个实施例，提供一种电气系统。这些电气系统包括输入接口、输出接口、连接在该输入接口与该输出接口之间的能量转换模块以及控制模块。该能量转换模块包括一个或多个开关元件。该控制模块构造成基于该输出接口处的期望电压和该输出接口处的测定电压确定该输入接口处的输入电压基准、基于该输入电压基准与该输出接口处的该测定电压之比确定占空度控制值以及按照受该占空度控制值影响的占空度操纵第一能量转换模块的一个或多个开关元件以输送能量给该输出接口。

根据另一实施例，提供一种方法，用于使用连在输入接口与输出接口之间的能量转换模块从该输入接口输送能量到该输出接口。该方法包括的步骤有，基于该输出接口处的期望输出电压和测定电压确定该输入接口的输入电压基准、基于该输入电压基准与该测定电压之比确定占空度控制值以及按照受该占空度控制值影响的占空度操纵能量转换模块的一个或多个开关元件以从该输入接口输送能量给该输出接口。

在另一实施例中，提供一种电气系统。该电气系统包括DC接口、AC接口、具有磁性地与第二组绕组相连的第一组绕组的隔离模块、连在该DC接口与该第一组绕组之间的第一能量转换模块、与该第二组绕组相连的第二能量转换模块、连在该第二能量转换模块与该AC接口之间的感应元件以及控制模块。该控制模块构造成基于该DC接口处的期望电压确定该AC接口的输入电压基准、把该输入电压基准除以该DC接口处的瞬时电压以获得脉宽调制（PWM）占空度控制值以及按照该PWM占空度控制值操纵第二能量转换模块的多个开关。

本发明提供下列技术方案。

技术方案1：一种电气系统，包括：

输入接口；

输出接口；

连接在所述输入接口与所述输出接口之间的第一能量转换模块，所述第一能量转换模块包括一个或多个开关元件；以及

连接到所述第一能量转换模块、所述输入接口和所述输出接口的控制模块，其中，所述控制模块构造成：

      基于所述输出接口处的期望电压和所述输出接口处的测定瞬时电压确定所述输入接口处的输入电压基准；

      基于所述输入电压基准与所述输出接口处的所述测定瞬时电压之比确定占空度控制值；以及

      按照受所述占空度控制值影响的占空度操纵所述第一能量转换模块的所述一个或多个开关元件以输送能量给所述输出接口。

技术方案2：如技术方案1所述的电气系统，其中，所述控制模块构造成通过把所述输入电压基准除以所述输出接口处的所述测定瞬时电压来确定所述占空度控制值。

技术方案3：如技术方案1所述的电气系统，还包括连接在所述输入接口与所述第一能量转换模块之间的感应元件。

技术方案4：如技术方案3所述的电气系统，还包括连接在所述输入接口与所述感应元件之间且电并联所述输入接口配置的电容元件。

技术方案5：如技术方案4所述的电气系统，其中，所述控制模块构造成：

基于所述输出接口处的所述期望电压和所述输出接口处的所述测定瞬时电压确定输入电流基准；以及

基于所述输入电流基准、通过所述感应元件的电流和通过所述电容元件的电流确定所述输入电压基准。

技术方案6：如技术方案5所述的电气系统，其中：

所述感应元件电串联连接在第一节点与所述输入接口之间；并且

所述一个或多个开关元件包括：