專利名稱：使用矩陣轉(zhuǎn)換器變換電感器電流的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此描述的發(fā)明主題的實(shí)施例一般涉及機(jī)動(dòng)車輛中的電氣系統(tǒng)，且更具體地，本 發(fā)明主題的實(shí)施例涉及具有電流隔離的雙向能量傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
矩陣轉(zhuǎn)換器(或循環(huán)換流器)可以用于電動(dòng)和/或混合動(dòng)力車輛中，以適應(yīng)在寬 范圍的操作輸入/輸出電壓下的高功率傳輸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流隔離、整功率因數(shù)、低諧波畸 變、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?jī)?chǔ)存元件(例如，在車輛 中的可再充電電池)。此外，可操作矩陣轉(zhuǎn)換器而將能量從DC能量?jī)?chǔ)存元件傳輸?shù)紸C負(fù) 載。在一些矩陣轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中，在AC負(fù)載與矩陣轉(zhuǎn)換器之間存在電感器。當(dāng)通過(guò)電感器的 電流改變極性時(shí)，希望電感器電流可變換，以防止在矩陣轉(zhuǎn)換器的部件上產(chǎn)生不希望出現(xiàn) 的且可能導(dǎo)致?lián)p害的電壓突變。因此，許多現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)采用必須加到系統(tǒng)中的成為額外 損耗性部件的緩沖器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于車輛中的電氣系統(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，其聯(lián)接到所述第一轉(zhuǎn)換模塊。所述控制模塊被設(shè)置為在 雙向操作模式下操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊在所述雙向操作模式下雙 向地變換電流。所述控制模塊進(jìn)一步被設(shè)置為獲取通過(guò)所述電感元件的電流，當(dāng)通過(guò)所述 電感元件的電流的量大于第一閾值時(shí)，在單向操作模式下操作所述轉(zhuǎn)換模塊，其中所述第 一轉(zhuǎn)換模塊在所述單向操作模式下單向地變換電流。根據(jù)另一實(shí)施例，提供了一種控制電氣系統(tǒng)的方法，所述電氣系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)換 模塊，和串聯(lián)設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)換模塊與AC接口之間的電感元件；所述方法包括根據(jù)第 一操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿第一方向傳輸電流，其中通過(guò)所述電感元件的電流在所 述第一操作模式下通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)換模塊被雙向地變換；和當(dāng)通過(guò)所述電感元件的電流的 量大于第一閾值時(shí)，根據(jù)第二操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿所述第一方向傳輸電流，其 中通過(guò)所述電感元件的電流在所述第二操作模式下通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)換模塊被單向地變換。在另一實(shí)施例中，提供了一種控制電氣系統(tǒng)的方法，所述電氣系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)換 模塊，和串聯(lián)設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)換模塊與AC接口之間的電感器。所述方法包括根據(jù)第一 操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿第一方向傳輸電流，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊在所述第一操作模式下沿所述第一方向變換電流；根據(jù)第二操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿第二方向傳 輸電流，所述第二方向與所述第一方向相反，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊在所述第二操作模式 下沿所述第二方向變換電流。所述方法進(jìn)一步包括當(dāng)通過(guò)所述電感器的電流的量小于第 一閾值時(shí)，在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間轉(zhuǎn)變，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊被 設(shè)置為當(dāng)在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間轉(zhuǎn)變時(shí)雙向地變換電流。本發(fā)明還包括以下方案方案1. 一種用于車輛中的電氣系統(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，其中所述控制模塊被設(shè)置為在雙向操作模式下操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊在所述雙向操 作模式下雙向地變換電流；獲得通過(guò)所述電感元件的電流；和當(dāng)通過(guò)所述電感元件的電流的量大于第一閾值時(shí)，在單向操作模式下操作所述轉(zhuǎn) 換模塊，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊在所述單向操作模式下單向地變換電流。方案2.如方案1所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述控制模塊被設(shè)置為確認(rèn)通過(guò)所述電 感元件的電流的方向；其中所述控制模塊被設(shè)置為當(dāng)通過(guò)所述電感元件的電流的方向?qū)?yīng)于第一方向時(shí)，在第一單向操作模式下操 作所述轉(zhuǎn)換模塊；和當(dāng)通過(guò)所述電感元件的電流的方向?qū)?yīng)于第二方向時(shí)，在第二單向操作模式下操 作所述轉(zhuǎn)換模塊，所述第二方向與所述第一方向相反。方案3.如方案2所述的電氣系統(tǒng)，其中，在所述第一單向操作模式期間，通過(guò)所述電感元件的電流通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)換模塊 沿所述第一方向變換；在所述第二單向操作模式期間，通過(guò)所述電感元件的電流通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)換模塊 沿所述第二方向變換；和在所述雙向操作模式期間，通過(guò)所述電感元件的電流通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿所 述第一方向或所述第二方向變換。方案4.如方案1所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述第一轉(zhuǎn)換模塊包括第一組開(kāi)關(guān)，其被設(shè)置為允許電流沿第一方向通過(guò)所述電感元件；和第二組開(kāi)關(guān)，其被設(shè)置為允許電流沿第二方向通過(guò)所述電感元件。方案5.如方案4所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述控制模塊被設(shè)置為在所述雙向操作模式下操作所述第一組開(kāi)關(guān)和所述第二組開(kāi)關(guān)；和在所述單向操作模式下操作所述第一組開(kāi)關(guān)。方案6.如方案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(diǎn)，其聯(lián)接到所述電感元件；第二節(jié)點(diǎn)，其聯(lián)接到所述AC接口 ；第三節(jié)點(diǎn)；
第四節(jié)點(diǎn)；第一開(kāi)關(guān)，其聯(lián)接在所述第一節(jié)點(diǎn)與所述第三節(jié)點(diǎn)之間，所述第一開(kāi)關(guān)被設(shè)置為 在所述第一開(kāi)關(guān)閉合時(shí)允許電流從所述第三節(jié)點(diǎn)流到所述第一節(jié)點(diǎn)；第二開(kāi)關(guān)，其聯(lián)接在所述第一開(kāi)關(guān)與所述第三節(jié)點(diǎn)之間，所述第二開(kāi)關(guān)被設(shè)置為 在所述第二開(kāi)關(guān)閉合時(shí)允許電流從所述第一節(jié)點(diǎn)流到所述第三節(jié)點(diǎn)；第三開(kāi)關(guān)，其聯(lián)接在所述第一節(jié)點(diǎn)與所述第四節(jié)點(diǎn)之間，所述第三開(kāi)關(guān)被設(shè)置為 在所述第三開(kāi)關(guān)閉合時(shí)允許電流從所述第四節(jié)點(diǎn)流到所述第一節(jié)點(diǎn)；第四開(kāi)關(guān)，其聯(lián)接在所述第三開(kāi)關(guān)與所述第四節(jié)點(diǎn)之間，所述第四開(kāi)關(guān)被設(shè)置為 在所述第四開(kāi)關(guān)閉合時(shí)允許電流從所述第一節(jié)點(diǎn)流到所述第四節(jié)點(diǎn)；第五開(kāi)關(guān)，其聯(lián)接在所述第二節(jié)點(diǎn)與所述第四節(jié)點(diǎn)之間，所述第五開(kāi)關(guān)被設(shè)置為 在所述第五開(kāi)關(guān)閉合時(shí)允許電流從所述第二節(jié)點(diǎn)流到所述第四節(jié)點(diǎn)；第六開(kāi)關(guān)，其聯(lián)接在所述第五開(kāi)關(guān)與所述第二節(jié)點(diǎn)之間，所述第六開(kāi)關(guān)被設(shè)置為 在所述第六開(kāi)關(guān)閉合時(shí)允許電流從所述第四節(jié)點(diǎn)流到所述第二節(jié)點(diǎn)；第七開(kāi)關(guān)，其聯(lián)接在所述第二節(jié)點(diǎn)與所述第三節(jié)點(diǎn)之間，所述第七開(kāi)關(guān)被設(shè)置為 在所述第七開(kāi)關(guān)閉合時(shí)允許電流從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第三節(jié)點(diǎn)；第八開(kāi)關(guān)，其聯(lián)接在所述第七開(kāi)關(guān)與所述第二節(jié)點(diǎn)之間，所述第八開(kāi)關(guān)被設(shè)置為 在所述第八開(kāi)關(guān)閉合時(shí)允許電流從所述第三節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)。方案7.如方案6所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述控制模塊被設(shè)置為通過(guò)以下方式在 所述單向操作模式下操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊斷開(kāi)所述第二開(kāi)關(guān)、所述第四開(kāi)關(guān)、所述第六開(kāi)關(guān)和所述第八開(kāi)關(guān)；和操作所述第一開(kāi)關(guān)、所述第三開(kāi)關(guān)、所述第五開(kāi)關(guān)和所述第七開(kāi)關(guān)沿第一方向傳 輸和/或變換電流。方案8.如方案6所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述控制模塊被設(shè)置為通過(guò)以下方式在 所述單向操作模式下操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊斷開(kāi)所述第一開(kāi)關(guān)、所述第三開(kāi)關(guān)、所述第五開(kāi)關(guān)和所述第七開(kāi)關(guān)；和操作所述第二開(kāi)關(guān)、所述第四開(kāi)關(guān)、所述第六開(kāi)關(guān)和所述第八開(kāi)關(guān)沿第一方向傳 輸和/或變換電流。方案9.如方案1所述的電氣系統(tǒng)，其中，當(dāng)在所述單向操作模式下通過(guò)所述電感 元件的電流的量小于第二閾值時(shí)，所述控制模塊被設(shè)置為在所述雙向操作模式下操作所述 轉(zhuǎn)換模塊。方案10.如方案9所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述控制模塊被設(shè)置為從所述單向操作 模式轉(zhuǎn)變?yōu)樗鲭p向操作模式，使得所述第一轉(zhuǎn)換模塊在以所述單向操作模式操作時(shí)雙向 地變換電流。方案11.如方案1所述的電氣系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二轉(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12. —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，和串 聯(lián)設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)換模塊與AC接口之間的電感元件；所述方法包括
根據(jù)第一操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿第一方向傳輸電流，其中通過(guò)所述電感 元件的電流在所述第一操作模式下通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)換模塊雙向地變換；和當(dāng)通過(guò)所述電感元件的電流的量大于第一閾值時(shí)，根據(jù)第二操作模式從所述第一 轉(zhuǎn)換模塊沿所述第一方向傳輸電流，其中通過(guò)所述電感元件的電流在所述第二操作模式下 通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)換模塊單向地變換。方案13.如方案12所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)在所述第二操作模式下通過(guò)所述 電感元件的電流的量小于第二閾值時(shí)，根據(jù)所述第一操作模式沿所述第一方向從所述第一 轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流。方案14.如方案13所述的方法，進(jìn)一步包括在根據(jù)所述第二操作模式從所述第 一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流時(shí)，通過(guò)雙向地變換電流，轉(zhuǎn)變?yōu)樗龅谝徊僮髂Ｊ?。方?5.如方案12所述的方法，所述第一轉(zhuǎn)換模塊包括被設(shè)置為允許沿所述第 一方向的電流的第一組開(kāi)關(guān)，和被設(shè)置為允許沿第二方向的電流的第二組開(kāi)關(guān)，所述第二 方向與所述第一方向相反，其中根據(jù)所述第一操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流包括操作所述第一組開(kāi)關(guān)，以沿所述第一方向傳輸電流；操作所述第一組開(kāi)關(guān)，以沿所述第一方向變換電流；和操作所述第二組開(kāi)關(guān)，以沿所述第二方向變換電流；以及根據(jù)所述第二操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流包括操作所述第一組開(kāi)關(guān)，以沿所述第一方向傳輸電流；操作所述第一組開(kāi)關(guān)，以沿所述第一方向變換電流；和斷開(kāi)所述第二組開(kāi)關(guān)。方案16. —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，和串 聯(lián)設(shè)置在所述第一轉(zhuǎn)換模塊與AC接口之間的電感器；所述方法包括根據(jù)第一操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿第一方向傳輸電流，其中所述第一轉(zhuǎn)換 模塊在所述第一操作模式下沿所述第一方向變換電流；根據(jù)第二操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿第二方向傳輸電流，所述第二方向與所 述第一方向相反，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊在所述第二操作模式下沿所述第二方向變換電 流；和當(dāng)通過(guò)所述電感器的電流的量小于第一閾值時(shí)，在所述第一操作模式與所述第二 操作模式之間轉(zhuǎn)變，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊被設(shè)置為當(dāng)在所述第一操作模式與所述第二操 作模式之間轉(zhuǎn)變時(shí)雙向地變換電流。方案17.如方案16所述的方法，所述第一轉(zhuǎn)換模塊包括對(duì)應(yīng)于所述第一方向的 第一組開(kāi)關(guān)，和對(duì)應(yīng)于所述第二方向的第二組開(kāi)關(guān)，其中沿所述第一方向從所述第一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流包括操作所述第一組開(kāi)關(guān)以沿所述第一方向傳輸電流；和斷開(kāi)所述第二組開(kāi)關(guān)；沿所述第二方向從所述第一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流包括操作所述第二組開(kāi)關(guān)以沿所述第二方向傳輸電流；和斷開(kāi)所述第一組開(kāi)關(guān)；和
在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間轉(zhuǎn)變包括操作所述第一組開(kāi)關(guān)和 所述第二組開(kāi)關(guān)以雙向地變換電流。方案18.如方案17所述的方法，其中，在所述第一操作模式與所述第二操作模式 之間轉(zhuǎn)變進(jìn)一步包括 當(dāng)通過(guò)所述電感器的電流沿所述第一方向時(shí)，操作所述第一組開(kāi)關(guān)以便沿所述第 一方向傳輸電流；和當(dāng)通過(guò)所述電感器的電流沿所述第二方向時(shí)，操作所述第二組開(kāi)關(guān)以便沿所述第 二方向傳輸電流。方案19.如方案18所述的方法，其中，在所述第一操作模式與所述第二操作模式 之間轉(zhuǎn)變進(jìn)一步包括當(dāng)沿所述第一方向通過(guò)所述電感器的電流的量大于第二閾值時(shí)，斷開(kāi)所述第二組 開(kāi)關(guān)；和當(dāng)沿所述第二方向通過(guò)所述電感器的電流的量大于所述第二閾值時(shí)，斷開(kāi)所述第
一組開(kāi)關(guān)。方案20.如方案19所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)沿所述第一方向通過(guò)所述電感器的電流的量大于所述第二閾值時(shí)，根據(jù)所述第 一操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流；和當(dāng)沿所述第二方向通過(guò)所述電感器的電流的量大于所述第二閾值時(shí)，根據(jù)所述第 二操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流。提供該簡(jiǎn)介，以便介紹采取簡(jiǎn)化形式的精選思路(或概念)，這些思路將在下文中 的詳細(xì)描述中進(jìn)行進(jìn)一步描述。這一簡(jiǎn)介并不意在確認(rèn)所要求保護(hù)的本發(fā)明主題的關(guān)鍵特 征或基本特征，也不意圖用于協(xié)助確定所要求保護(hù)的本發(fā)明主題的范圍。


通過(guò)結(jié)合附圖并參照詳細(xì)描述和權(quán)利要求，可得到對(duì)本發(fā)明主題更完整的理解， 其中相同附圖標(biāo)記在所有圖中都表示相似元件。圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的適用于車輛中的電氣系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的適用于圖1所示電氣系統(tǒng)的控制過(guò)程的流程圖；圖3是適用于圖2所示控制過(guò)程的第一雙向操作模式的時(shí)序圖；圖4是適用于圖2所示控制過(guò)程的第二雙向操作模式的時(shí)序圖；圖5是例示出適用于圖2所述控制過(guò)程的從圖3所示第一雙向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)閱?向操作模式的時(shí)序圖；圖6是例示出適用于圖2所述控制過(guò)程的從圖4所示第二雙向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)閱?向操作模式的時(shí)序圖；圖7是例示出適用于圖2所述控制過(guò)程的從圖5所示單向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)閳D3所 示雙向操作模式的時(shí)序圖；圖8是例示出適用于圖2所述控制過(guò)程的從圖6所示單向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)閳D4所 示雙向操作模式的時(shí)序圖；和圖9是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的適用于圖1所示電氣系統(tǒng)的控制過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)描述實(shí)際上僅為示例性的，并不用于限制本發(fā)明主題的實(shí)施例或這些實(shí) 施例的應(yīng)用和使用。在此使用的措辭“示例性”是指“用作示例、實(shí)例或例示”。作為示例在 此描述的任何實(shí)施方案均不必被認(rèn)為是相對(duì)于其它實(shí)施方案的優(yōu)選或有利的方案。而且， 本發(fā)明不會(huì)受限于在前文中的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或在后文的詳細(xì)描述中所呈 現(xiàn)的任何明示或暗示的原理。在此可依照功能和/或邏輯塊部件并參照操作、處理任務(wù)的附圖標(biāo)記以及可通過(guò) 各種計(jì)算部件或裝置執(zhí)行的功能來(lái)描述各技術(shù)或工藝。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，圖中所示的各種塊部件 可通過(guò)被設(shè)置以執(zhí)行具體功能的多種任意的硬件、軟件、和/或固件部件而實(shí)現(xiàn)。例如，系 統(tǒng)或部件的實(shí)施例可采用各種集成電路部件，例如存儲(chǔ)元件、數(shù)字信號(hào)處理元件、邏輯元 件、查詢表、或者類似物，這些部件可在一個(gè)或多個(gè)微處理器或其它控制裝置的控制下執(zhí)行 各種功能。在此使用的“節(jié)點(diǎn)”是指任何內(nèi)部或外部的基準(zhǔn)點(diǎn)、連接點(diǎn)、匯合部、信號(hào)線、導(dǎo)電 元件、或類似物，在所述節(jié)點(diǎn)處，存在給定的信號(hào)、邏輯電平、電壓、數(shù)據(jù)樣式、電流、或量值。 而且，兩個(gè)或更多個(gè)節(jié)點(diǎn)可通過(guò)一個(gè)物理元件實(shí)現(xiàn)(兩種或更多種信號(hào)可被復(fù)用、調(diào)制、或 以其它方式區(qū)分，即使在共用節(jié)點(diǎn)處接收或輸出的信號(hào)也是如此)。以下描述涉及被“連接”或“聯(lián)接”在一起的元件或節(jié)點(diǎn)或特征部。除非另行明確 說(shuō)明，則在此使用的“連接”是指一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征部直接接合到(或直接連通于)另 一元件/節(jié)點(diǎn)/特征部，而且不必采用機(jī)械方式。同樣地，除非另行明確說(shuō)明，則“聯(lián)接”是 指一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征部直接或間接接合到(或直接或間接連通于)另一元件/節(jié)點(diǎn)/ 特征部，而且不必采用機(jī)械方式。這樣，雖然附圖可圖示出元件的一種示例性布置，不過(guò)，在 所示主題的實(shí)施例中可存在其它介于中間的元件、裝置、特征部、或部件。此外，在以下描述 中也可使用特定術(shù)語(yǔ)，其僅用于參照目的，而不用于限制。措辭“第一”、“第二”以及其它這 樣的指代結(jié)構(gòu)的序數(shù)措辭并不暗示次序或順序，除非在上下文中明確指出。為了簡(jiǎn)要起見(jiàn)，涉及電能和/或功率轉(zhuǎn)換、充電系統(tǒng)、功率轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制 (PWM)、和其它系統(tǒng)功能方面(和系統(tǒng)的單獨(dú)操作部件)的傳統(tǒng)技術(shù)在此可能不再詳細(xì)描 述。而且，在本文中包含的各圖中所示的連接線用于表現(xiàn)各種元件之間的示例性的功能關(guān) 系和/或?qū)嶓w聯(lián)接。應(yīng)注意，在本發(fā)明主題的實(shí)施例中，可存在許多可替代的或另外的功能 關(guān)系或物理連接。在此所述的技術(shù)和思路一般涉及矩陣轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其能夠在電感器電流改變方向 時(shí)在電感器電流的過(guò)零點(diǎn)之處或其近處雙向地變換(commutating)電流以防止不希望出 現(xiàn)的瞬時(shí)電壓突變，而同時(shí)能夠在電感器電流值較高時(shí)單向地變換電流以改進(jìn)矩陣轉(zhuǎn)換器 的可實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)范圍。如在此使用的，“變換”應(yīng)被理解為電感器電流通過(guò)矩陣轉(zhuǎn)換器 的開(kāi)關(guān)或二極管而循環(huán)以使得通過(guò)電感器的電流流動(dòng)不中斷的過(guò)程。圖1圖示出電氣系統(tǒng)的示例性實(shí)施例100(或可替代地為充電系統(tǒng)、充電器或充電 模塊)，其適用于車輛，例如電動(dòng)車輛和/或混合動(dòng)力車輛。非限制性地，電氣系統(tǒng)100包 括第一接口 102 ；第一雙向轉(zhuǎn)換模塊104 ；隔離模塊106 ；第二雙向轉(zhuǎn)換模塊108 ；電感元件 110 ；電容元件112 ；第二接口 114;和控制模塊116。在示例性的實(shí)施例中，控制模塊116聯(lián)接到雙向轉(zhuǎn)換模塊104、108，并且以一定方式操作雙向轉(zhuǎn)換模塊104、108以實(shí)現(xiàn)所希望的 從能量源118(聯(lián)接到第一接口 10 至負(fù)載120(聯(lián)接到第二接口 114)的功率流動(dòng)以及從 負(fù)載120至能量源118的功率流動(dòng)，如在下文中更詳細(xì)所述。應(yīng)理解，圖1是電氣系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化表現(xiàn)，用于說(shuō)明目的，而不用于以任何方式限 制在此所述本發(fā)明主題的范圍或應(yīng)用性。這樣，雖然圖1圖示出在電路元件和/或端子之 間的直接電連接，不過(guò)，在以大致相似方式實(shí)現(xiàn)功能的情況下，替代性實(shí)施例可采用介于中 間的電路元件和/或部件。在示例性的實(shí)施例中，第一接口 102聯(lián)接到第一雙向轉(zhuǎn)換模塊104，第一雙向轉(zhuǎn)換 模塊104進(jìn)而聯(lián)接到隔離模塊106。隔離模塊106聯(lián)接到第二雙向轉(zhuǎn)換模塊108，第二雙 向轉(zhuǎn)換模塊108進(jìn)而通過(guò)電感元件110聯(lián)接到AC接口 114。在示例性實(shí)施例中，控制模塊 116聯(lián)接到雙向轉(zhuǎn)換模塊104、108，并且被設(shè)置為獲得或以其它方式監(jiān)控通過(guò)電感元件110 的電流(i J，如在下文中更詳細(xì)所述。第一接口 102通常代表物理接口(例如，端子、連接器、和類似物)，用于將電氣系 統(tǒng)100聯(lián)接到DC能量源118。DC能量源118(或可替代地為能量?jī)?chǔ)存源，或稱ESQ能夠在 特定DC電壓電平下提供和/或接收去往/來(lái)自電氣系統(tǒng)100的直流。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，DC 能量源118是能夠儲(chǔ)存再生性能量的可再充電的高電壓電池組。在其它實(shí)施例中，DC能量 源118可包括電池、燃料電池、超級(jí)電容器或其它適合的能量?jī)?chǔ)存裝置。對(duì)此，DC能量源118 可包括用于車輛中的電氣系統(tǒng)和/或電動(dòng)馬達(dá)的主能量源。例如，DC能量源118可被聯(lián)接 到與電動(dòng)馬達(dá)聯(lián)接的功率變換器，并被設(shè)置以通過(guò)功率變換器來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)。在示例性 實(shí)施例中，DC能量源118具有的標(biāo)稱DC電壓的范圍在約200至500伏特DC。類似地，第二接口 114通常代表物理接口(例如，端子、連接器、和類似物)，用于將 電氣系統(tǒng)100聯(lián)接到AC負(fù)載120。AC負(fù)載120能夠在特定AC電壓水平(VA。)下接收來(lái)自 電氣系統(tǒng)100的AC電流(iAC)。在示例性的實(shí)施例中，第一雙向轉(zhuǎn)換模塊104將來(lái)自DC能量源118的DC能量轉(zhuǎn) 換為在節(jié)點(diǎn)122、1M處提供給隔離模塊106的高頻能量。對(duì)此，第一雙向轉(zhuǎn)換模塊104用 作為變換器。在所示實(shí)施例中，第一雙向轉(zhuǎn)換模塊104包括四個(gè)開(kāi)關(guān)元件(S9-S12)，其中每 個(gè)開(kāi)關(guān)元件具有被設(shè)置為反向并聯(lián)于相應(yīng)開(kāi)關(guān)元件的二極管(D9-D12)。如圖所示，第一雙 向轉(zhuǎn)換模塊104還包括電容器126，電容器126被設(shè)置為跨在DC接口 102兩端上電并聯(lián)，以 減小在DC接口 102處的電壓波動(dòng)，如現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)認(rèn)識(shí)到的那樣。在示例性實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)元件(S9-S12)為晶體管，并可使用任意適合的半導(dǎo)體晶 體管開(kāi)關(guān)而實(shí)現(xiàn)，例如，雙極結(jié)晶體管(例如IGBT)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管(例如M0SFET)，或在現(xiàn) 有技術(shù)中已知的任何其它相當(dāng)?shù)难b置。開(kāi)關(guān)和二極管反向并聯(lián)，意味著開(kāi)關(guān)和二極管以相 反或逆反的極性電并聯(lián)。反向并聯(lián)設(shè)置允許雙向電流流動(dòng)而同時(shí)單向阻止電壓，如現(xiàn)有技 術(shù)中應(yīng)認(rèn)識(shí)到的那樣。在這種設(shè)置中，通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流的方向相反于允許通過(guò)相應(yīng)二極管 的電流的方向。反向并聯(lián)二極管連接在每個(gè)開(kāi)關(guān)兩端上，從而在相應(yīng)開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)提供通向 DC能量源118的電流路徑，用于對(duì)DC能量源118充電，而開(kāi)關(guān)能夠被調(diào)制(例如斷開(kāi)和/ 或閉合)，以提供從DC能量源118至隔離模塊106的電流路徑，用于將能量傳輸(或上載) 到AC負(fù)載120。在所示實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)S9連接在節(jié)點(diǎn)122與DC接口 102的節(jié)點(diǎn)128之間，并被設(shè)置為當(dāng)開(kāi)關(guān)S9閉合時(shí)提供從節(jié)點(diǎn)1 至節(jié)點(diǎn)122的電流流動(dòng)路徑。二極管D9連接在節(jié)點(diǎn) 122與節(jié)點(diǎn)1 之間，并被設(shè)置為提供從節(jié)點(diǎn)122至節(jié)點(diǎn)1 的電流流動(dòng)路徑(例如，二極 管D9反向并聯(lián)于開(kāi)關(guān)S9)。開(kāi)關(guān)SlO連接在節(jié)點(diǎn)122與DC接口 102的節(jié)點(diǎn)130之間，并被 設(shè)置為當(dāng)開(kāi)關(guān)SlO閉合時(shí)提供從節(jié)點(diǎn)122至節(jié)點(diǎn)130的電流流動(dòng)路徑；二極管DlO連接在 節(jié)點(diǎn)122與節(jié)點(diǎn)130之間，并被設(shè)置為提供從節(jié)點(diǎn)130至節(jié)點(diǎn)122的電流流動(dòng)路徑。以類 似方式，開(kāi)關(guān)Sll連接在節(jié)點(diǎn)1 與節(jié)點(diǎn)IM之間，并被設(shè)置為當(dāng)開(kāi)關(guān)Sll閉合時(shí)提供從節(jié) 點(diǎn)1 至節(jié)點(diǎn)124的電流流動(dòng)路徑；二極管Dll連接在節(jié)點(diǎn)IM與DC接口 102之間，并被 設(shè)置為提供從節(jié)點(diǎn)124至節(jié)點(diǎn)128的電流流動(dòng)路徑。開(kāi)關(guān)S12連接在節(jié)點(diǎn)130與節(jié)點(diǎn)IM 之間，并被設(shè)置為當(dāng)開(kāi)關(guān)S12閉合時(shí)提供從節(jié)點(diǎn)IM至節(jié)點(diǎn)130的電流流動(dòng)路徑；二極管 D12連接在節(jié)點(diǎn)IM與DC接口 102之間，并被設(shè)置為提供從節(jié)點(diǎn)130至節(jié)點(diǎn)124的電流流 動(dòng)路徑。在示例性實(shí)施例中，根據(jù)操作模式，第二雙向轉(zhuǎn)換模塊108有利于使電流(或能 量)從隔離模塊106流動(dòng)到AC負(fù)載120。在所示實(shí)施例中，第二雙向轉(zhuǎn)換模塊108實(shí)現(xiàn)為 前端整功率因數(shù)單相矩陣轉(zhuǎn)換器，其包括八個(gè)開(kāi)關(guān)元件(S1-S8)，其中每個(gè)開(kāi)關(guān)元件具有被 設(shè)置為以與前文中關(guān)于第一雙向轉(zhuǎn)換模塊104所述的類似方式反向并聯(lián)于相應(yīng)開(kāi)關(guān)元件 的二極管(D1-D8)。因此，為了方便起見(jiàn)，但非限制性地，第二雙向轉(zhuǎn)換模塊108可替代地在 此被例示為矩陣轉(zhuǎn)換模塊(或矩陣轉(zhuǎn)換器)或者循環(huán)換流器。在圖1所示實(shí)施例中，第一組的開(kāi)關(guān)(S1，S2)和二極管(D1，D2)聯(lián)接在節(jié)點(diǎn)132與 節(jié)點(diǎn)134之間，其中，第一對(duì)的開(kāi)關(guān)和反向并聯(lián)二極管(例如，Sl和Dl)被設(shè)置為與第二對(duì) 的開(kāi)關(guān)和反向并聯(lián)二極管(例如，S2和D2)具有相反極性。以這種方式，開(kāi)關(guān)Sl和二極管 D2被設(shè)置為當(dāng)開(kāi)關(guān)Sl閉合(或?qū)?ON))且節(jié)點(diǎn)134處的電壓正于(或高于)節(jié)點(diǎn)132 處的電壓時(shí)提供從節(jié)點(diǎn)134通過(guò)開(kāi)關(guān)Sl和二極管D2至節(jié)點(diǎn)132的電流流動(dòng)路徑，開(kāi)關(guān)S2 和二極管Dl被設(shè)置為當(dāng)開(kāi)關(guān)S2閉合(或?qū)?ON))且節(jié)點(diǎn)132處的電壓正于節(jié)點(diǎn)134處 的電壓時(shí)提供從節(jié)點(diǎn)132通過(guò)開(kāi)關(guān)S2和二極管Dl至節(jié)點(diǎn)134的電流流動(dòng)路徑。以類似方 式，第二組的開(kāi)關(guān)(S3，S4)和二極管(D3，D4)聯(lián)接在節(jié)點(diǎn)136與節(jié)點(diǎn)138之間，第三組的開(kāi) 關(guān)(S5，S6)和二極管(D5，D6)聯(lián)接在節(jié)點(diǎn)132與節(jié)點(diǎn)136之間，第四組的開(kāi)關(guān)(S7，S8)和 二極管(D7，D8)聯(lián)接在節(jié)點(diǎn)134與節(jié)點(diǎn)138之間。在示例性實(shí)施例中，矩陣轉(zhuǎn)換模塊108 的開(kāi)關(guān)(S1-S8)以一定方式被調(diào)制而使得AC電流(iA。)沿所希望方向流動(dòng)。在圖1所示實(shí)施例中，成對(duì)的開(kāi)關(guān)形成直通對(duì)(shoot-through pairs)，也就是 說(shuō)，當(dāng)成對(duì)的開(kāi)關(guān)均閉合(或?qū)?ON))時(shí)，成對(duì)開(kāi)關(guān)使節(jié)點(diǎn)134和節(jié)點(diǎn)136短路。對(duì)此， 開(kāi)關(guān)Sl和S6形成第一直通對(duì)，開(kāi)關(guān)S2和S5形成第二直通對(duì)，開(kāi)關(guān)S3和S8形成第三直通 對(duì)，開(kāi)關(guān)S4和S7形成第四直通對(duì)。如在此使用的，死時(shí)間應(yīng)被理解為是指直通對(duì)的第一 開(kāi)關(guān)(例如開(kāi)關(guān)Si)在該直通對(duì)的其它開(kāi)關(guān)(例如開(kāi)關(guān)S6)可以閉合(或?qū)?ON))之前 必須斷開(kāi)(或關(guān)斷(OFF))的固定時(shí)間量。換句話說(shuō)，死時(shí)間對(duì)應(yīng)于在斷開(kāi)直通對(duì)的第一開(kāi) 關(guān)與閉合直通對(duì)的第二開(kāi)關(guān)之間的時(shí)間。如在下文中更詳細(xì)所述，重疊時(shí)間應(yīng)被理解為是 指用于適應(yīng)軟切換以確保電感器電流不中斷的固定時(shí)間量，即，在閉合(或?qū)?ON))沿 一特定方向允許/變換電流的一個(gè)開(kāi)關(guān)與斷開(kāi)(或關(guān)斷(OFF))沿相同方向允許/變換電 流的第二開(kāi)關(guān)之間的時(shí)間。在所示實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)Si、S3、S5、S7包括正的一組開(kāi)關(guān)，其能 夠使電流從矩陣轉(zhuǎn)換模塊108沿正方向(即，k ^ 0)流動(dòng)，這是因?yàn)槊總€(gè)開(kāi)關(guān)都允許電流從隔離模塊106 (例如從節(jié)點(diǎn)134或節(jié)點(diǎn)136)流動(dòng)到節(jié)點(diǎn)132或者從節(jié)點(diǎn)138流動(dòng)到隔離 模塊106(例如到節(jié)點(diǎn)134或節(jié)點(diǎn)136)。類似地，開(kāi)關(guān)S2、S4、S6、S8包括負(fù)的一組開(kāi)關(guān)，其 能夠使電流從矩陣轉(zhuǎn)換模塊108沿負(fù)方向(即，k ( 0)流動(dòng)，這是因?yàn)槊總€(gè)開(kāi)關(guān)允許電流 從節(jié)點(diǎn)132流動(dòng)到隔離模塊106或者從隔離模塊106流動(dòng)到節(jié)點(diǎn)138。在示例性實(shí)施例中，電感元件110實(shí)現(xiàn)為電感器，電感器被設(shè)置為電串聯(lián)在矩陣 轉(zhuǎn)換模塊108的節(jié)點(diǎn)132與AC接口 112的節(jié)點(diǎn)140之間。電感器110在電氣系統(tǒng)100的工 作過(guò)程中用作高頻感應(yīng)能量?jī)?chǔ)存元件?？刂颇K116被聯(lián)接到或以其它方式被設(shè)置以獲得 通過(guò)電感器110的電流(ij，并操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108沿適合方向變換通過(guò)電感器110的 電流以防止不希望出現(xiàn)的電壓突變，如在下文中更詳細(xì)所述。在示例性實(shí)施例中，電容元件 112實(shí)現(xiàn)為電容器，該電容器被聯(lián)接在AC接口 114的節(jié)點(diǎn)140和節(jié)點(diǎn)142之間，電容器112 和電感器110協(xié)同設(shè)置以提供高頻過(guò)濾器，使得流動(dòng)到AC負(fù)載120的電流(iAC)的頻率大 致等于所希望的AC負(fù)載120的頻率，如應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)中認(rèn)識(shí)到的那樣。如在下文中更詳細(xì) 所述，在電氣系統(tǒng)100的工作過(guò)程中，矩陣轉(zhuǎn)換模塊108被操作以雙向地變換電流，以防止 在電感器電流(ij改變方向時(shí)(例如在電感器電流的過(guò)零點(diǎn)處或其近處)出現(xiàn)電壓突變。在示例性實(shí)施例中，隔離模塊106在兩個(gè)雙向轉(zhuǎn)換模塊104、108之間提供電流隔 離。在所示的實(shí)施例中，隔離模塊106實(shí)現(xiàn)為高頻變壓器，即，被設(shè)計(jì)為在高頻(例如轉(zhuǎn)換模 塊104、108的開(kāi)關(guān)的切換頻率，例如為50kHz)下用于特定功率水平的變壓器，使得變壓器 的物理尺寸相對(duì)于被設(shè)計(jì)為在低頻(例如主頻率)下用于相同功率水平的變壓器而減小。 在示例性實(shí)施例中，隔離模塊106包括連接在第一雙向轉(zhuǎn)換模塊104的節(jié)點(diǎn)122和IM之 間的第一組繞線144 ；和連接在節(jié)點(diǎn)134和136之間的第二組繞線146。為了闡釋目的，繞 線146在此可例示為包括主繞線級(jí)(或稱主繞線)，成組的繞線144在此可例示為包括副繞 線級(jí)(或稱副繞線)。繞線144、146提供了電感元件，電感元件以傳統(tǒng)方式磁耦合以形成變 壓器，如應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)中認(rèn)識(shí)到的那樣。控制模塊116通常代表硬件、固件和/或軟件，其被設(shè)置以調(diào)制雙向轉(zhuǎn)換模塊104、 108的開(kāi)關(guān)以在DC能量源118與AC負(fù)載120之間實(shí)現(xiàn)所希望的功率流動(dòng)，如將在下文中更 詳細(xì)所述?？刂颇K116可被實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)為通用處理器、微處理器、微控制器、內(nèi)容可尋址 的存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、任何適合的可編程邏輯器 件、分立的門或晶體管邏輯器件、分立的硬件部件、或者它們的任意組合，上述結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì) 為支持和/或執(zhí)行在此所述的功能。如在下文中更詳細(xì)所述，在示例性的實(shí)施例中，控制模 塊116獲得或以其它方式監(jiān)控通過(guò)電感器110的電流(ij，并確定對(duì)于矩陣轉(zhuǎn)換模塊108 而言的適合的操作模式，其實(shí)現(xiàn)了電流沿所希望方向流動(dòng)通過(guò)電感器110，且同時(shí)沿適合方 向變換電流以防止在電氣系統(tǒng)100內(nèi)發(fā)生不希望出現(xiàn)的電壓突變?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖2，在示例性實(shí)施例中，電氣系統(tǒng)可被設(shè)置以執(zhí)行控制過(guò)程200和下述 的另外的任務(wù)、功能和操作。各種任務(wù)可通過(guò)軟件、硬件、固件、或它們的任意組合而執(zhí)行。 為了例示目的，以下的模式可參考前文中結(jié)合圖1所述的元件。在實(shí)踐中，任務(wù)、功能和操 作可通過(guò)所述系統(tǒng)的不同元件(例如，第一雙向轉(zhuǎn)換模塊104、隔離模塊106、矩陣轉(zhuǎn)換模塊 108、和/或控制模塊116)執(zhí)行。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，任意量的另外的或可替代的任務(wù)也可包括在內(nèi)， 并可并入在此未詳細(xì)描述的具有另外功能的更綜合且復(fù)雜的進(jìn)程或過(guò)程中。參見(jiàn)圖2并繼續(xù)參見(jiàn)圖1，可執(zhí)行控制過(guò)程200以允許電氣系統(tǒng)100將電流沿所希望的方向傳輸?shù)紸C能量負(fù)載，同時(shí)變換電流以防止在電氣系統(tǒng)100內(nèi)發(fā)生不希望出現(xiàn)的 電壓突變。在示例性實(shí)施例中，控制過(guò)程200通過(guò)以下過(guò)程開(kāi)始，即使用矩陣轉(zhuǎn)換模塊將 電流沿所希望的方向傳輸?shù)紸C負(fù)載，同時(shí)通過(guò)矩陣轉(zhuǎn)換模塊雙向地變換電流(任務(wù)202)。 對(duì)此，控制模塊116確定脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，脈寬調(diào)制信號(hào)控制矩陣轉(zhuǎn)換模塊108的開(kāi)關(guān) 元件(S1-S8)的時(shí)序和工作循環(huán)，使得電流(iAC)沿所希望的方向流向/流自AC接口 114， 同時(shí)通過(guò)矩陣轉(zhuǎn)換模塊108雙向地變換電感器電流(ij以防止瞬時(shí)電壓突變。例如，圖3圖示出示例性時(shí)序示意圖，其用于操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108的開(kāi)關(guān)元件 (S1-S8)沿正方向(例如傳輸電流，同時(shí)雙向地(即，正的雙向操作模式)變換電 感器電流(ij。對(duì)此，控制模塊116確定用于調(diào)制開(kāi)關(guān)(S9-S12)的信號(hào)以在節(jié)點(diǎn)122、1M 上產(chǎn)生高頻電壓，所述高頻電壓通過(guò)隔離模塊106傳送到節(jié)點(diǎn)134、136，其中圖3反映出在 一個(gè)PWM循環(huán)上(對(duì)應(yīng)于在節(jié)點(diǎn)134、136上的電壓周期)的開(kāi)關(guān)(S1-S8)的時(shí)序和工作循 環(huán)。在所示實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)S3、S4、S5、S6初始閉合(或?qū)?ON))，以雙向地變換電感器電 流(ij，也就是說(shuō)，沿通過(guò)開(kāi)關(guān)S3、S5和二極管D4、D6的正方向(例如，從節(jié)點(diǎn)132通過(guò)電 感器110至節(jié)點(diǎn)138至節(jié)點(diǎn)136的電流)，或者沿通過(guò)開(kāi)關(guān)S4、S6和二極管D3、D5的負(fù)方 向(例如，從節(jié)點(diǎn)138通過(guò)電感器110至節(jié)點(diǎn)132至節(jié)點(diǎn)136的電流)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)134處的電 壓更加正于(或高于)節(jié)點(diǎn)136處的電壓時(shí)，在PWM循環(huán)過(guò)程中的一些初始時(shí)間U1)處， 開(kāi)關(guān)S2閉合(或?qū)?ON))，而開(kāi)關(guān)S6在、之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)(或關(guān)斷(OFF))。在 開(kāi)關(guān)S6斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間，開(kāi)關(guān)Sl閉合；且在開(kāi)關(guān)Sl閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間，開(kāi)關(guān)S5 斷開(kāi)。結(jié)果，在、之后兩個(gè)重疊時(shí)間加上一個(gè)死時(shí)間，開(kāi)關(guān)Sl閉合以沿正方向?qū)㈦娏鲝墓?jié) 點(diǎn)134經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)Sl和二極管D2傳輸?shù)焦?jié)點(diǎn)132，S3閉合以沿正方向?qū)㈦娏鲝墓?jié)點(diǎn)138經(jīng) 過(guò)開(kāi)關(guān)S3和二極管D4傳輸?shù)焦?jié)點(diǎn)136，而開(kāi)關(guān)S5、S6處于斷開(kāi)狀態(tài)以防止從節(jié)點(diǎn)132至 節(jié)點(diǎn)136的電感器電流變換。在沿正方向傳輸電流達(dá)到所希望量的時(shí)間之后，控制模塊116 操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108在時(shí)間t2雙向地變換電流。開(kāi)關(guān)S7在時(shí)間t2閉合，開(kāi)關(guān)S3在開(kāi)關(guān) S7閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S8在開(kāi)關(guān)S3斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間閉合，開(kāi)關(guān)S4在開(kāi) 關(guān)S8閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)。結(jié)果，在時(shí)間、之后兩個(gè)重疊時(shí)間加上一個(gè)死時(shí)間，開(kāi) 關(guān)S2、S8閉合以通過(guò)開(kāi)關(guān)S2、S8和二極管Dl、D7沿負(fù)方向變換電感器電流(ij，開(kāi)關(guān)Si、 S7閉合以通過(guò)開(kāi)關(guān)Si、S7和二極管D2、D8沿正方向變換電感器電流(ij。在雙向地變換電流達(dá)到所希望的時(shí)間量之后，控制模塊116操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊 108在時(shí)間、時(shí)沿正方向傳輸電流，在此時(shí)，節(jié)點(diǎn)136處的電壓正于節(jié)點(diǎn)134處的電壓。在 時(shí)間t3，開(kāi)關(guān)S6閉合，開(kāi)關(guān)S2在開(kāi)關(guān)S6閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S5在開(kāi)關(guān)S2斷 開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間閉合，開(kāi)關(guān)Sl在開(kāi)關(guān)S5閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)。這樣，在時(shí)間、之 后兩個(gè)重疊時(shí)間加上一個(gè)死時(shí)間，開(kāi)關(guān)S5、S7閉合以通過(guò)開(kāi)關(guān)S5、S7和二極管D6、D8沿正 方向傳輸電流。在傳輸電流達(dá)所希望的時(shí)間量之后，控制模塊116操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108 在時(shí)間t4時(shí)雙向地變換電流。在時(shí)間t4開(kāi)關(guān)S3閉合，開(kāi)關(guān)S7在開(kāi)關(guān)S3閉合之后一個(gè)重 疊時(shí)間斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S4在開(kāi)關(guān)S7斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間閉合，開(kāi)關(guān)S8在開(kāi)關(guān)S4閉合之后一個(gè) 重疊時(shí)間斷開(kāi)。這樣，在時(shí)間t4之后兩個(gè)重疊時(shí)間加上一個(gè)死時(shí)間，開(kāi)關(guān)S3、S4、S5、S6閉 合以雙向地變換電流，如前所述。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在現(xiàn)有技術(shù)中，在PWM循環(huán)過(guò)程中用于何時(shí)變 換電流和何時(shí)傳輸電流的時(shí)序(即，、、t2、t3、t4)可調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)所希望的功率流動(dòng)(即， 所希望的電流傳輸量)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到的那樣。
圖4圖示出示例性時(shí)序圖，其用于操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊1 08的開(kāi)關(guān)元件(S1-S8)沿 負(fù)方向(例如，iAC<0)傳輸電流，同時(shí)雙向地(即，負(fù)的雙向操作模式)變換電感器電流 (iL)。在時(shí)間、開(kāi)關(guān)S7閉合，開(kāi)關(guān)S3在開(kāi)關(guān)S7閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S8在開(kāi) 關(guān)S3斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間閉合，開(kāi)關(guān)S4在開(kāi)關(guān)S8閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)，使得在時(shí) 間、之后兩個(gè)重疊時(shí)間加上一個(gè)死時(shí)間，通過(guò)開(kāi)關(guān)S6、S8和二極管D5、D7沿負(fù)方向傳輸電 流。在沿負(fù)方向傳輸電流達(dá)所希望的時(shí)間量之后，在時(shí)間t2開(kāi)關(guān)S2閉合，開(kāi)關(guān)S6在開(kāi)關(guān) S2閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S 1在開(kāi)關(guān)S6斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間閉合，開(kāi)關(guān)S5在開(kāi) 關(guān)Sl閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)。這樣，在時(shí)間t2之后兩個(gè)重疊時(shí)間加上一個(gè)死時(shí)間，開(kāi) 關(guān)Si、S2、S7、S8閉合以雙向地變換電感器電流(ij。在雙向地變換電流達(dá)所希望的時(shí)間 量之后，在時(shí)間t3開(kāi)關(guān)S3閉合，開(kāi)關(guān)S7在開(kāi)關(guān)S3閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S4在 開(kāi)關(guān)S7斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間閉合，開(kāi)關(guān)S8在開(kāi)關(guān)S4閉合之后一個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)。這樣， 在時(shí)間t3之后兩個(gè)重疊時(shí)間加上一個(gè)死時(shí)間，開(kāi)關(guān)S2和S4閉合以沿負(fù)方向傳輸電流。在 傳輸電流達(dá)所希望的時(shí)間量之后，在時(shí)間t4開(kāi)關(guān)S6閉合，開(kāi)關(guān)S2在開(kāi)關(guān)S6閉合之后一個(gè) 重疊時(shí)間斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S5在開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間閉合，開(kāi)關(guān)Sl在開(kāi)關(guān)S5閉合之后一 個(gè)重疊時(shí)間斷開(kāi)。這樣，在時(shí)間t4之后兩個(gè)重疊時(shí)間加上一個(gè)死時(shí)間，開(kāi)關(guān)S3、S4、S5、S6 閉合以雙向地變換電流，如前所述。再次參見(jiàn)圖2，在示例性實(shí)施例中，控制過(guò)程200如下繼續(xù)獲得或以其它方式監(jiān) 控通過(guò)電感元件的電流，和確定或以其它方式確認(rèn)何時(shí)通過(guò)電感元件的電流量大于第一閾 值(任務(wù)204)。對(duì)此，第一閾值表示沿特定方向的電流的量，所述電流量以足夠高的可能性 指示出通過(guò)電感元件的電流在下一個(gè)PWM循環(huán)過(guò)程中將不會(huì)改變方向，也就是說(shuō)，通過(guò)電 感元件的電流將至少在下一個(gè)PWM循環(huán)的持續(xù)過(guò)程中保持其當(dāng)前方向，使得矩陣轉(zhuǎn)換模塊 108不需要雙向地變換電流。當(dāng)電感器電流的量小于第一閾值(例如，< I1)時(shí)，控制 模塊116操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108，使得由于電感器電流在PWM循環(huán)過(guò)程中有可能或很可能改 變方向而雙向地變換電感器電流。在示例性實(shí)施例中，響應(yīng)于確定或以其它方式確認(rèn)通過(guò)電感元件的電流量大于第 一閾值，控制過(guò)程200如下繼續(xù)基于通過(guò)電感元件的電流的方向來(lái)確認(rèn)單向操作模式(任 務(wù)206)。對(duì)此，單向操作模式包括用于開(kāi)關(guān)元件(S1-S8)的操作模式和/或控制方案，其 使得通過(guò)電感器的電流沿適合方向但具有單向變換。例如，如果電感器電流為正(例如k > 0)且具有超過(guò)第一閾值的量，則控制模塊116可確認(rèn)正操作模式，其中沿正方向提供電 流而同時(shí)單向地(即，沿正方向)變換電感器電流。相反地，當(dāng)電感器電流為負(fù)(例如I < 0)且具有超過(guò)第一閾值的量時(shí)，控制模塊116可確認(rèn)負(fù)操作模式，其中沿負(fù)方向提供電 流而同時(shí)單向地(即，沿負(fù)方向)變換電感器電流。在確認(rèn)所希望的單向操作模式之后，在示例性實(shí)施例中，控制過(guò)程200如下繼續(xù) 將矩陣轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)變?yōu)樗_認(rèn)的操作模式(任務(wù)208)。對(duì)此，控制模塊116修改PWM信號(hào)， 用于在當(dāng)前PWM循環(huán)過(guò)程中操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108的開(kāi)關(guān)元件(Sl-S^，使得矩陣轉(zhuǎn)換模塊 可在下一個(gè)PWM循環(huán)過(guò)程中根據(jù)所確認(rèn)的單向操作模式操作。圖5圖示出示例性時(shí)序圖， 其中例示出從圖3的正的雙向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎膯蜗虿僮髂Ｊ?。例如，現(xiàn)在參見(jiàn)圖5并 且參見(jiàn)圖3，為了從正的雙向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎膯蜗虿僮髂Ｊ?，在示例性?shí)施例中，控制 模塊116被設(shè)置為在具有負(fù)開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)S2，S4，S6，S8)之前確定時(shí)序的當(dāng)前PWM循環(huán)過(guò)程中斷開(kāi)(或關(guān)斷(OFF))它們，并且此后在當(dāng)前PWM循環(huán)的其余時(shí)段中使負(fù)開(kāi)關(guān)(S2，S4，S6， S8)保持在斷開(kāi)狀態(tài)。例如，如圖5中所示，相對(duì)于圖3而言，一旦開(kāi)關(guān)S6在當(dāng)前PWM循環(huán) 過(guò)程中斷開(kāi)，則開(kāi)關(guān)S6在當(dāng)前PWM循環(huán)過(guò)程中保持在斷開(kāi)狀態(tài)且并不隨后閉合。圖6圖示出示例性時(shí)序圖，其中例示出從圖4的負(fù)的雙向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)的單 向操作模式。例如，現(xiàn)在參見(jiàn)圖6并參見(jiàn)圖4，為了從負(fù)的雙向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)的單向操 作模式，在示例性實(shí)施例中，控制模塊116被設(shè)置為在具有正開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)S1，S3，S5，S7)之 前確定時(shí)序的當(dāng)前PWM循環(huán)過(guò)程中斷開(kāi)(或關(guān)斷(OFF))它們，并且此后在當(dāng)前PWM循環(huán)的 其余時(shí)段中使正開(kāi)關(guān)(S1，S3，S5，S7)保持在斷開(kāi)狀態(tài)。例如，如圖6中所示，相對(duì)于圖4而 言，與圖4的時(shí)序圖不同的是，一旦開(kāi)關(guān)S3在當(dāng)前PWM循環(huán)過(guò)程中斷開(kāi)，則開(kāi)關(guān)S3在當(dāng)前 PWM循環(huán)過(guò)程中并不隨后閉合。再次參見(jiàn)圖2并繼續(xù)參見(jiàn)圖1和圖3-6，在示例性實(shí)施例中，控制過(guò)程200如下繼 續(xù)通過(guò)根據(jù)所確認(rèn)的操作模式操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊，從而以單向電流變換沿適合的方向傳 輸電流(任務(wù)210)。對(duì)此，控制模塊116將矩陣轉(zhuǎn)換模塊108中的不允許電流沿所確認(rèn)操 作模式的方向流動(dòng)的開(kāi)關(guān)保持在斷開(kāi)或關(guān)斷(OFF)狀態(tài)。例如，對(duì)于正的單向操作模式，控 制模塊116使負(fù)開(kāi)關(guān)(S2，S4，S6，S8)保持在斷開(kāi)(或關(guān)斷(OFF))狀態(tài)，這是因?yàn)樗鼈儾辉?許沿正方向的電流。相反地，對(duì)于負(fù)的單向操作模式，控制模塊116使正開(kāi)關(guān)(Si，S3，S5， S7)保持在斷開(kāi)(或關(guān)斷(OFF))狀態(tài)，這是因?yàn)樗鼈儾辉试S沿負(fù)方向的電流。在示例性實(shí) 施例中，控制模塊116利用時(shí)序和/或工作循環(huán)來(lái)操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108的其余允許電流 沿所確認(rèn)操作模式的方向流動(dòng)的開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)所希望的能量傳輸率。例如，如圖5中所示，在轉(zhuǎn)變?yōu)檎膯蜗虿僮髂Ｊ街螅_(kāi)關(guān)(S1，S3，S5，S7)可 按照與正的雙向操作模式相同的工作循環(huán)和時(shí)序操作，從而沿正方向傳輸電流并沿正方向 變換電感器電流(I)(例如，當(dāng)開(kāi)關(guān)Si、S7或開(kāi)關(guān)S3、S5同時(shí)閉合時(shí))。在正的單向操作 模式下，從傳輸電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽儞Q電流所需的時(shí)間量對(duì)應(yīng)于一個(gè)重疊時(shí)間，即，在閉合開(kāi)關(guān)Sl 與斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S5之間或者在閉合開(kāi)關(guān)S3與斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S7之間的時(shí)間間隔。與此不同的是，如 在前文中的圖3的情況下所示和所述，在雙向操作模式下，從傳輸電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽儞Q電流所 需的時(shí)間量對(duì)應(yīng)于兩個(gè)重疊時(shí)間加上一個(gè)死時(shí)間。這進(jìn)而限制了在給定PWM循環(huán)中可實(shí)現(xiàn) 的用于傳輸電流的有效工作循環(huán)(即，專用于傳輸電流的時(shí)間量)。因此，通過(guò)以單向操作 模式操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108，在給定PWM循環(huán)內(nèi)用于傳輸電流的有效工作循環(huán)(S卩，專用于 傳輸電流的時(shí)間量)可增大至超過(guò)在雙向操作模式中可實(shí)現(xiàn)的量。此外，在沿正方向傳輸 電流時(shí)可能會(huì)由于操作負(fù)開(kāi)關(guān)(S2，S4，S6，S8)所致的開(kāi)關(guān)損耗被減小或消除。類似地，如 圖6中所示，負(fù)開(kāi)關(guān)(S2，S4, S6，S8)可按照與負(fù)的雙向操作模式相同的工作循環(huán)和時(shí)序操 作并沿負(fù)方向變換電感器電流(ij (例如，當(dāng)開(kāi)關(guān)S2、S8或開(kāi)關(guān)S4、S6同時(shí)閉合時(shí))。如 前所述，負(fù)的單向操作模式適用于在負(fù)的雙向操作模式下不能實(shí)現(xiàn)的用于沿負(fù)方向傳輸電 流的有效工作循環(huán)。再次參見(jiàn)圖2，在示例性實(shí)施例中，控制過(guò)程200如下繼續(xù)獲得通過(guò)電感元件的 電流，并確定或以其它方式確認(rèn)何時(shí)通過(guò)電感元件的電流的量小于第二閾值(任務(wù)212)。 對(duì)此，第二閾值表示一電流量，所述電流量指示出通過(guò)電感元件的電流在下一個(gè)PWM循環(huán) 過(guò)程中有充分可能性改變方向，也就是說(shuō)，通過(guò)電感元件的電流將至少在下一個(gè)PWM循環(huán) 的持續(xù)過(guò)程中可能不會(huì)保持沿相同方向。這樣，通過(guò)電感元件的電流的量小于第二閾值指示出矩陣轉(zhuǎn)換模塊108應(yīng)被操作以雙向地變換電流，使得可允許電感器電流改變方向，而 不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較大的瞬時(shí)電壓。在示例性實(shí)施例中，第二閾值小于第一閾值(例如，i2< U 以提供滯后，從而確保電氣系統(tǒng)不會(huì)由于因噪聲或開(kāi)關(guān)所致的電感器電流波動(dòng)而在雙向模 式與單向模式之間往復(fù)交替。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二閾值約為2. 75安培，第一閾值約 為4安培。在示例性實(shí)施例中，響應(yīng)于確定或以其它方式確認(rèn)通過(guò)電感元件的電流的量小于 第二閾值，控制過(guò)程200如下繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向操作模式，以提供與通過(guò)電感元件的電流方 向相同的電流，同時(shí)雙向地變換電流(任務(wù)214)。對(duì)此，控制模塊116修改PWM信號(hào)，用于 在當(dāng)前PWM循環(huán)過(guò)程中操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108的開(kāi)關(guān)元件(S1-S8)，使得矩陣轉(zhuǎn)換模塊108 能夠在下一個(gè)PWM循環(huán)開(kāi)始之前(或可替代地，在當(dāng)前PWM循環(huán)終止之前)雙向地變換電 流。圖7圖示出示例性時(shí)序圖，其中例示出從正的單向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)閳D3的正的雙 向操作模式。如前所述，在正的單向操作模式期間，負(fù)開(kāi)關(guān)(S2、S4、S6、S8)都保持在斷開(kāi) (或關(guān)斷(OFF))狀態(tài)。為了轉(zhuǎn)變?yōu)檎碾p向操作模式，控制模塊116確定或以其它方式生 成PWM信號(hào)，以便在當(dāng)前PWM循環(huán)中在導(dǎo)通開(kāi)關(guān)S5之前的一個(gè)死時(shí)間加上一個(gè)重疊時(shí)間閉 合(或?qū)?ON))開(kāi)關(guān)S6，以及在開(kāi)關(guān)S7斷開(kāi)之后的一個(gè)死時(shí)間閉合(或?qū)?ON))開(kāi)關(guān) S4。結(jié)果，在開(kāi)關(guān)S7斷開(kāi)之后，開(kāi)關(guān)S4和S6均閉合以允許電感器電流沿負(fù)方向變換，而同 時(shí)S3和S5均閉合以允許電感器電流沿正方向變換。這樣，矩陣轉(zhuǎn)換模塊108在當(dāng)前PWM 循環(huán)終止時(shí)并且在開(kāi)始雙向正操作模式之前提供電感器電流的雙向變換。圖8圖示出示例性時(shí)序圖，其中例示出從負(fù)的單向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)閳D4的負(fù)的雙 向操作模式。如前所述，在負(fù)的單向操作模式期間，正開(kāi)關(guān)(Si、S3、S5、S7)都保持在斷開(kāi) (或關(guān)斷(OFF))狀態(tài)。為了轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)的雙向操作模式，控制模塊116確定或以其它方式生 成PWM信號(hào)，以便在當(dāng)前PWM循環(huán)中在導(dǎo)通(ON)開(kāi)關(guān)S4之前的一個(gè)死時(shí)間加上一個(gè)重疊時(shí) 間閉合(或?qū)?ON))開(kāi)關(guān)S3，以及在開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間閉合(或?qū)?ON))開(kāi) 關(guān)S5。結(jié)果，在開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間，開(kāi)關(guān)S4和S6均閉合以允許電感器電流沿負(fù) 方向變換，同時(shí)S3和S5均閉合以允許電感器電流沿正方向變換。這樣，矩陣轉(zhuǎn)換模塊108 在開(kāi)始雙向負(fù)操作模式之前提供電感器電流的雙向變換。在轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向操作模式之后，控制過(guò)程200如下繼續(xù)沿所希望的方向傳輸電流， 同時(shí)提供雙向變換(任務(wù)20 ，如前所述。對(duì)此，控制模塊116可周期性地獲取電感器電 流和從負(fù)的雙向操作模式改變到正的雙向操作模式(或者相反)，無(wú)論電感器電流何時(shí)經(jīng) 過(guò)零點(diǎn)或以其它方式改變方向。由任務(wù)202、204、206、208、210、212、214限定的循環(huán)在整個(gè) 操作過(guò)程中可根據(jù)需要重復(fù)。以這種方式，當(dāng)通過(guò)電感器的電流到達(dá)過(guò)零點(diǎn)時(shí)，控制模塊 116操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108雙向地變換電感器電流，以允許電感器電流平滑地改變方向，而 不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的電壓突變(或尖峰)。例如，一旦電感器電流沿正方向明顯增大時(shí)(例如，
iL| > ii)，則控制模塊116以正的單向操作模式來(lái)操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108，以便沿正方向 傳輸和變換電流。通過(guò)在正的單向操作模式中使矩陣轉(zhuǎn)換模塊108的負(fù)開(kāi)關(guān)都保持在斷開(kāi) 狀態(tài)，在給定PWM循環(huán)過(guò)程中必然觀察的所需死時(shí)間和/或重疊時(shí)間的數(shù)量減少，由此允許 矩陣轉(zhuǎn)換模塊108傳輸電流和/或能量的持續(xù)時(shí)間相對(duì)于PWM循環(huán)總時(shí)間的比率增大。當(dāng) 電感器電流量處于閾值以下(例如，|i」< i2)且同時(shí)處于正的單向操作模式下時(shí)，通過(guò)以雙向操作模式操作控制模塊116以雙向地變換電流，控制模塊116在正的單向操作模式與 負(fù)的單向操作模式之間轉(zhuǎn)變。一旦電感器電流沿負(fù)方向明顯增大(例如，|i」> h)，則控 制模塊116以負(fù)的單向操作模式來(lái)操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108，以便沿負(fù)方向傳輸和變換電流， 直到電感器電流量下跌至閾值以下(例如，|i」< i2)且同時(shí)處于負(fù)的單向操作模式下，在 此情況下，控制模塊116以雙向操作模式來(lái)操作矩陣轉(zhuǎn)換模塊108，以轉(zhuǎn)變?yōu)檎膯蜗虿僮?模式?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖9，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，控制模塊116可被設(shè)置為響應(yīng)中斷請(qǐng)求而執(zhí)行控 制過(guò)程900和另外的任務(wù)、功能和下述操作。在示例性實(shí)施例中，中斷請(qǐng)求由控制模塊116 以固定且有規(guī)律的時(shí)間間隔生成，或以其它方式接收。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，控制模塊116 每20毫秒接收中斷信號(hào)，用于使控制模塊116執(zhí)行控制過(guò)程900?？刂七^(guò)程900通過(guò)確定 或以其它方式確認(rèn)用于當(dāng)前PWM循環(huán)的操作模式是否對(duì)應(yīng)于正的單向操作模式(任務(wù)902) 而開(kāi)始。如果用于當(dāng)前PWM循環(huán)的操作模式對(duì)應(yīng)于正的單向操作模式，則控制模塊116確定 沿正方向的電感器電流的量是否大于第二閾值(任務(wù)912)，其方式類似于前文中圖2的情 況下所述。如果沿正方向的電感器電流的量大于第二閾值，則控制模塊116通過(guò)如前所述 的傳統(tǒng)方式根據(jù)正的單向操作模式生成用于下一個(gè)PWM循環(huán)的PWM信號(hào)(任務(wù)910)。如果 沿正方向的電感器電流的量小于第二閾值，則控制模塊116設(shè)定雙向操作模式作為用于下 一個(gè)PWM循環(huán)的操作模式，并從正的單向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向操作模式(任務(wù)914、916)。如 前所述，為了轉(zhuǎn)變?yōu)檎碾p向操作模式，控制模塊116確定或以其它方式生成PWM信號(hào)，以 便在當(dāng)前PWM循環(huán)中在導(dǎo)通開(kāi)關(guān)S5之前一個(gè)死時(shí)間加上一個(gè)重疊時(shí)間閉合(或?qū)?ON)) 開(kāi)關(guān)S6，以及在開(kāi)關(guān)S7斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間閉合(或?qū)?ON))開(kāi)關(guān)S4?？刂七^(guò)程900 如下繼續(xù)根據(jù)雙向操作模式生成用于下一個(gè)PWM循環(huán)的PWM信號(hào)(任務(wù)910)。如果用于當(dāng)前PWM循環(huán)的操作模式不對(duì)應(yīng)于負(fù)的單向操作模式，則控制模塊116 如下繼續(xù)確定或以其它方式確認(rèn)用于當(dāng)前PWM循環(huán)的操作模式是否對(duì)應(yīng)于負(fù)的單向操作 模式(任務(wù)904)。如果用于當(dāng)前PWM循環(huán)的操作模式對(duì)應(yīng)于負(fù)的單向操作模式，則控制模 塊116確定沿負(fù)方向的電感器電流的量是否大于第二閾值(任務(wù)918)。如果沿負(fù)方向的電 感器電流的量大于第二閾值，則控制模塊116根據(jù)負(fù)的單向操作模式生成用于下一個(gè)PWM 循環(huán)的PWM信號(hào)(任務(wù)910)。如果電感器電流的量小于第二閾值，則控制模塊116設(shè)定雙 向操作模式作為用于下一個(gè)PWM循環(huán)的操作模式，并從負(fù)的單向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向操作 模式(任務(wù)914、916)。如前所述，為了轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)的雙向操作模式，控制模塊116確定或以其 它方式生成PWM信號(hào)，以便在當(dāng)前PWM循環(huán)中在導(dǎo)通開(kāi)關(guān)S4之前一個(gè)死時(shí)間加上一個(gè)重疊 時(shí)間閉合(或?qū)?ON))開(kāi)關(guān)S3，以及在開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)之后一個(gè)死時(shí)間閉合(或?qū)?ON)) 開(kāi)關(guān)S5?？刂七^(guò)程900如下繼續(xù)根據(jù)雙向操作模式生成用于下一個(gè)PWM循環(huán)的PWM信號(hào) (任務(wù)910)。如果用于當(dāng)前PWM循環(huán)的操作模式不對(duì)應(yīng)于單向操作模式，則控制模塊116如下 繼續(xù)確定或以其它方式確認(rèn)沿正方向或負(fù)方向的電感器電流的量是否大于第一閾值(任 務(wù)906、908)。如果沿正方向的電感器電流的量大于第一閾值，則控制模塊116設(shè)定正的單 向操作模式作為用于下一個(gè)PWM循環(huán)的操作模式，并從雙向操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎膯蜗虿僮?模式(任務(wù)920、922)。如前所述，控制模塊1 1 6通過(guò)以下方式轉(zhuǎn)變?yōu)檎膯蜗虿僮髂Ｊ?在具有負(fù)開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)S2、S4、S6、S8)之前確定的時(shí)序的當(dāng)前PWM循環(huán)期間斷開(kāi)(或關(guān)斷(OFF))負(fù)開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)32、54、56、58)，并且此后在當(dāng)前？麗循環(huán)的其余時(shí)段使負(fù)開(kāi)關(guān)(S2、 S4、S6、S8)保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)?？刂七^(guò)程900如下繼續(xù)根據(jù)正的單向操作模式生成用于下一 個(gè)PWM循環(huán)的PWM信號(hào)(任務(wù)910)。如果沿負(fù)方向的電感器電流的量大于第一閾值，則控 制模塊116設(shè)定負(fù)的單向操作模式作為用于下一個(gè)PWM循環(huán)的操作模式，并從雙向操作模 式轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)的單向操作模式(任務(wù)924、926)。如前所述，控制模塊116通過(guò)以下方式轉(zhuǎn)變 為負(fù)的單向操作模式在具有正開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)Si、S3、S5、S7)之前確定的時(shí)序的當(dāng)前PWM循 環(huán)期間斷開(kāi)(或關(guān)斷(OFF))正開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)Si、S3、S5、S7)，并且此后在當(dāng)前PWM循環(huán)的其 余時(shí)段使正開(kāi)關(guān)(S1、S3、S5、S7)保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)?？刂七^(guò)程900如下繼續(xù)根據(jù)負(fù)的單向操 作模式生成用于下一個(gè)PWM循環(huán)的PWM信號(hào)(任務(wù)910)。當(dāng)沿任一方向的電感器電流的量 小于第一閾值時(shí)，控制過(guò)程900設(shè)定雙向操作模式作為用于下一個(gè)PWM循環(huán)的操作模式，并 根據(jù)雙向操作模式生成用于下一個(gè)PWM循環(huán)的PWM信號(hào)(任務(wù)910)。
雖然已在前文中的詳細(xì)描述中展現(xiàn)出至少一個(gè)示例性實(shí)施例，不過(guò)，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，存 在大量變例。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在此描述的一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例并不用于以任何方式限制 要求保護(hù)的本發(fā)明主題的范圍、應(yīng)用性或設(shè)置。而是，在前文中的詳細(xì)描述將為本領(lǐng)域技術(shù) 人員提供實(shí)施所述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的便利途徑。應(yīng)理解，在不背離由權(quán)利要求書(shū)限定的 范圍的情況下，可以對(duì)元件的功能和布置進(jìn)行各種改變，在遞交本專利申請(qǐng)時(shí)，本發(fā)明的范 圍包括已知的等同方案和可預(yù)見(jiàn)到的等同方案。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛中的電氣系統(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，其中所述控制模塊被設(shè)置為 在雙向操作模式下操作所述第一轉(zhuǎn)換模塊，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊在所述雙向操作模 式下雙向地變換電流；獲得通過(guò)所述電感元件的電流；和當(dāng)通過(guò)所述電感元件的電流的量大于第一閾值時(shí)，在單向操作模式下操作所述轉(zhuǎn)換模 塊，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊在所述單向操作模式下單向地變換電流。
2.如權(quán)利要求1所述的電氣系統(tǒng)，其中，所述控制模塊被設(shè)置為確認(rèn)通過(guò)所述電感元 件的電流的方向；其中所述控制模塊被設(shè)置為當(dāng)通過(guò)所述電感元件的電流的方向?qū)?yīng)于第一方向時(shí)，在第一單向操作模式下操作所 述轉(zhuǎn)換模塊；和當(dāng)通過(guò)所述電感元件的電流的方向?qū)?yīng)于第二方向時(shí)，在第二單向操作模式下操作所 述轉(zhuǎn)換模塊，所述第二方向與所述第一方向相反。
3.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 第一組開(kāi)關(guān)，其被設(shè)置為允許電流沿第一方向通過(guò)所述電感元件；和 第二組開(kāi)關(guān)，其被設(shè)置為允許電流沿第二方向通過(guò)所述電感元件。
4.如權(quán)利要求1所述的電氣系統(tǒng)，其中，當(dāng)在所述單向操作模式下通過(guò)所述電感元件 的電流的量小于第二閾值時(shí)，所述控制模塊被設(shè)置為在所述雙向操作模式下操作所述轉(zhuǎn)換 模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的電氣系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 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。
6.一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，和串聯(lián)設(shè)置在 所述第一轉(zhuǎn)換模塊與AC接口之間的電感元件；所述方法包括根據(jù)第一操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿第一方向傳輸電流，其中通過(guò)所述電感元件 的電流在所述第一操作模式下通過(guò)所述第一轉(zhuǎn)換模塊雙向地變換；和當(dāng)通過(guò)所述電感元件的電流的量大于第一閾值時(shí)，根據(jù)第二操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換 模塊沿所述第一方向傳輸電流，其中通過(guò)所述電感元件的電流在所述第二操作模式下通過(guò) 所述第一轉(zhuǎn)換模塊單向地變換。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)在所述第二操作模式下通過(guò)所述電感元 件的電流的量小于第二閾值時(shí)，根據(jù)所述第一操作模式沿所述第一方向從所述第一轉(zhuǎn)換模 塊傳輸電流。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，所述第一轉(zhuǎn)換模塊包括被設(shè)置為允許沿所述第一方向 的電流的第一組開(kāi)關(guān)，和被設(shè)置為允許沿第二方向的電流的第二組開(kāi)關(guān)，所述第二方向與 所述第一方向相反，其中根據(jù)所述第一操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流包括 操作所述第一組開(kāi)關(guān)，以沿所述第一方向傳輸電流； 操作所述第一組開(kāi)關(guān)，以沿所述第一方向變換電流；和 操作所述第二組開(kāi)關(guān)，以沿所述第二方向變換電流；以及 根據(jù)所述第二操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流包括 操作所述第一組開(kāi)關(guān)，以沿所述第一方向傳輸電流； 操作所述第一組開(kāi)關(guān)，以沿所述第一方向變換電流；和 斷開(kāi)所述第二組開(kāi)關(guān)。
9.一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，和串聯(lián)設(shè)置在 所述第一轉(zhuǎn)換模塊與AC接口之間的電感器；所述方法包括根據(jù)第一操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿第一方向傳輸電流，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊 在所述第一操作模式下沿所述第一方向變換電流；根據(jù)第二操作模式從所述第一轉(zhuǎn)換模塊沿第二方向傳輸電流，所述第二方向與所述第 一方向相反，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊在所述第二操作模式下沿所述第二方向變換電流；和當(dāng)通過(guò)所述電感器的電流的量小于第一閾值時(shí)，在所述第一操作模式與所述第二操作 模式之間轉(zhuǎn)變，其中所述第一轉(zhuǎn)換模塊被設(shè)置為當(dāng)在所述第一操作模式與所述第二操作模 式之間轉(zhuǎn)變時(shí)雙向地變換電流。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，所述第一轉(zhuǎn)換模塊包括對(duì)應(yīng)于所述第一方向的第一組 開(kāi)關(guān)，和對(duì)應(yīng)于所述第二方向的第二組開(kāi)關(guān)，其中沿所述第一方向從所述第一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流包括 操作所述第一組開(kāi)關(guān)以沿所述第一方向傳輸電流；和 斷開(kāi)所述第二組開(kāi)關(guān)；沿所述第二方向從所述第一轉(zhuǎn)換模塊傳輸電流包括 操作所述第二組開(kāi)關(guān)以沿所述第二方向傳輸電流；和 斷開(kāi)所述第一組開(kāi)關(guān)；和在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間轉(zhuǎn)變包括操作所述第一組開(kāi)關(guān)和所述 第二組開(kāi)關(guān)以雙向地變換電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用矩陣轉(zhuǎn)換器變換電感器電流的系統(tǒng)和方法。具體地，提供了系統(tǒng)和方法，用于在車輛中使用矩陣轉(zhuǎn)換器來(lái)傳輸電流。電氣系統(tǒng)包括AC接口；第一轉(zhuǎn)換模塊，其聯(lián)接到AC接口；電感元件，其聯(lián)接在AC接口與第一轉(zhuǎn)換模塊之間；和控制模塊，其聯(lián)接到第一轉(zhuǎn)換模塊?？刂颇K被設(shè)置為在雙向操作模式下操作第一轉(zhuǎn)換模塊，以雙向地變換電流。當(dāng)通過(guò)電感元件的電流的量大于第一閾值時(shí)，控制模塊在單向操作模式下操作轉(zhuǎn)換模塊，其中單向地變換電流。
文檔編號(hào)H02M7/797GK102075110SQ20101055624
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者L·A·卡尤克, M·佩里西克, R·M·蘭索姆 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司