[发明专利]用于软启动电机和其它应用的AC到AC转换器及其操作方法

权利要求书

1.一种负载控制设备，用于控制到AC负载的电流流动，所述负载控制设备包括：

电路，所述电路包括：

可连接到AC源的线路端子的输入；

可连接到AC负载的负载端子的输出；

一条或多条电源线，其连接所述输入和输出以将电力从所述AC源传递到所述AC负载，每条电源线对应于所述AC负载的相；

多个线路侧开关，其在所述线路端子和所述负载端子之间连接，使得每条电源线包括至少一个连接到其上的线路侧开关；以及

多个浮动中性侧开关，其一端连接到所述负载端子并且另一端在公共连接处连接到一起，使得每条电源线包括至少一个连接到其上的浮动中性侧开关；以及

控制器，其连接到所述电路并且被配置为：

确定每条电源线上的电流流动方向；

基于每条电源线上的所确定的电流流动方向确定所述多个线路侧开关中的每个线路侧开关以及所述多个浮动中性侧开关中的每个浮动中性侧开关的切换模式；以及

根据所确定的切换模式使所述多个线路侧开关中的每个线路侧开关以及所述多个浮动中性侧开关中的每个浮动中性侧开关以导通状态或者关断状态操作，从而向所述AC负载提供受控的不间断电流流动。

2.如权利要求1所述的负载控制设备，其中所述AC负载包括单相负载，并且所述一条或多条电源线包括一条用于将电力从所述AC源传递到所述AC负载的电源线，并且其中返回线进一步附接到所述单相负载。

3.如权利要求2所述的负载控制设备，其中所述多个线路侧开关包括两个线路侧开关，其中一个线路侧开关连接到所述电源线，并且一个线路侧开关连接到所述返回线；以及

其中所述多个浮动中性侧开关包括两个浮动中性侧开关，其中一个浮动中性侧开关连接到所述电源线，并且一个浮动中性侧开关连接到所述返回线。

4.如权利要求1所述的负载控制设备，其中所述AC负载包括具有对应于每相的电源线的多相负载，并且其中所述多个线路侧开关包括每相一个线路侧开关，并且所述多个浮动中性侧开关包括每相一个浮动中性侧开关。

5.如权利要求1所述的负载控制设备，其中在确定所述多个线路侧开关中的每个线路侧开关以及所述多个浮动中性侧开关中的每个浮动中性侧开关的切换模式中，所述控制器进一步被配置为：

确定在所述电路的有源模式期间使得向所述负载端子提供全相电压的切换模式；以及

确定在所述电路的续流模式期间使得向所述负载端子提供零电压的切换模式。

6.如权利要求5所述的负载控制设备，其中所述控制器进一步被配置为基于所述负载控制设备的期望占空比来确定有源模式和续流模式中的每个模式的所述电路的操作期间。

7.如权利要求6所述的负载控制设备，其中所述控制器被配置为调节所述占空比的幅值，从而控制施加到所述AC负载的平均电压。

8.如权利要求6所述的负载控制设备，其中所述控制器被配置为调节每个供电期间内所述占空比的幅值，从而控制电流波形。

9.如权利要求5所述的负载控制设备，其中在以有源模式操作所述电路时，所述控制器进一步被配置为：

使电源线上的所述线路侧开关具有正电流，从而以所述导通状态操作；

使电源线上的所述线路侧开关具有负电流，从而以所述关断状态操作；

使所述多个浮动中性侧开关中的每个浮动中性侧开关以所述关断状态操作。

10.如权利要求5所述的负载控制设备，其中在以续流模式操作所述电路时，所述控制器进一步被配置为：

使电源线上的所述浮动中性侧开关具有负电流，从而以所述导通状态操作；

使电源线上的所述浮动中性侧开关具有正电流，从而以所述关断状态操作；以及

使所述多个线路侧开关中的每个线路侧开关以所述关断状态操作。

11.如权利要求5所述的负载控制设备，其中所述控制器被配置为控制所述多个线路侧开关中的每个线路侧开关以及所述多个浮动中性侧开关中的每个浮动中性侧开关在从有源模式转换到续流模式期间的切换，使得向所述AC负载提供不间断电流流动。