专利名称：停用矩阵转换器的系统和方法
技术领域：
在此描述的发明主题的实施例一般涉及机动交通工具中的电气系统，且更具体地，本发明主题的实施例涉及具有电流隔离的能量传输系统。
背景技术：
矩阵转换器(或循环换流器)可用于电动交通工具和/或混合动力交通工具中， 以适应在相对较宽范围的操作电压下的相对较高的功率传输，而同时实现电流隔离、相对较高的功率因数、低谐波畸变、相对较高功率密度和低成本。矩阵转换器可用于将能量从交流(AC)能量源(例如，在大多数住宅和商用建筑物中常用的单相电网电力)传输到直流 (DC)能量储存元件(例如在交通工具中的可再充电电池)。在实践中，希望可关停或以其它方式停用矩阵转换器，以便例如停止对交通工具的电池传输充电功率或者减少开关损耗。在一些矩阵转换器系统中，一个或多个电抗性部件(例如，电感器和/或电容器)存在于AC能量源与矩阵转换器之间。当矩阵转换器停用时，流动到矩阵转换器/自矩阵转换器流出的电流被中断或以其它方式停止。不过，突然停止流动到电抗性部件/自电抗性部件流出的电流可能使得在矩阵转换器的部件上由于电抗性部件所储存的势能而导致潜在损害性的电压峰值。例如，突然停止流动通过电感器的电流可能导致超过半导体器件击穿电压的瞬时电压峰值。许多现有技术系统采用一个或多个缓冲器，以防止或以其它方式减轻在矩阵转换器部件上的可能由于电压峰值所致的损害。缓冲器是减小总体操作效率的额外的损耗性部件。因此，希望被电抗性部件储存的任何势能以这样的方式被释放，即在关停时保护矩阵转换器部件，而不需要使用缓冲器或其它损耗性部件。
发明内容
根据一个实施例，提供一种电气系统。所述电气系统包括交流(AC)接口 ；第一转换模块，其联接到所述AC接口 ；电感元件，其联接在所述AC接口与所述第一转换模块之间； 和控制模块。该控制模块联接到所述第一转换模块，而且，响应于关停状况(或关停条件)， 所述控制模块被设置为当通过所述电感元件的电流量小于阈值时停用所述第一转换模块。根据另一实施例，提供一种用于控制电气系统的方法，所述电气系统包括第一转换模块、和被设置为电串联在所述第一转换模块与AC接口之间的电感元件。所述方法包括操作所述第一转换模块，以实现所希望的从所述AC接口的能量流动；确认关停状况。响应于确认所述关停状况，所述方法如下继续监测通过所述电感元件的电流；和当通过所述电感元件的电流的量小于阈值时，停用所述第一转换模块。
在另一实施例中，提供一种交通工具电气系统。所述交通工具电气系统包括DC 接口，其被设置以联接到DC能量源；AC接口，其被设置以联接到AC能量源。能量转换模块联接到所述DC接口 ；而矩阵转换器联接到所述AC接口。电感元件被设置成电串联在所述 AC接口的第一节点与所述矩阵转换器之间。隔离模块联接在所述能量转换模块与所述矩阵转换器之间，以在所述能量转换模块与所述矩阵转换器之间提供电流隔离。控制模块联接到所述矩阵转换器，并被设置为操作所述矩阵转换器以将能量从所述AC接口传输到所述DC接口，以及确认(或识别)关停状况。响应于确认所述关停状况，控制模块根据关停占空因数来操作所述矩阵转换器；当通过所述电感元件的电流的量小于阈值时，操作所述矩阵转换器使所述电感元件放电，以及在使所述电感元件放电之后，停用所述矩阵转换器。本发明还包括以下方案方案1. 一种电气系统，包括交流AC 接口；第一转换模块，其联接到所述AC接口 ；电感元件，其联接在所述AC接口与所述第一转换模块之间；和控制模块，其联接到所述第一转换模块，其中，响应于关停状况，所述控制模块被设置为当通过所述电感元件的电流的量小于阈值时停用所述第一转换模块。方案2.如方案1所述的电气系统，其中，当通过所述电感元件的电流的量小于所述阈值时，所述控制模块被设置为操作所述第一转换模块，以便在停用所述第一转换模块之前使所述电感元件放电。方案3.如方案2所述的电气系统，其中，所述控制模块被设置为响应于所述关停状况，利用关停占空因数来操作所述第一转换模块。方案4.如方案3所述的电气系统，其中，所述第一转换模块包括多个开关元件， 其中所述控制模块被设置为利用所述关停占空因数来通过以下方式操作所述第一转换模块产生具有减小的占空因数的脉宽调制PWM命令信号；和根据所述PWM命令信号操作所述多个开关元件。方案5.如方案3所述的电气系统，进一步包括直流DC 接口；第二转换模块；和隔离模块，其联接在所述第一转换模块与所述第二转换模块之间，所述隔离模块在所述第一转换模块与所述第二转换模块之间提供电流隔离。方案6.如方案5所述的电气系统，其中，所述关停占空因数等于1-U，其中U取决
于公式
权利要求
1.一种电气系统，包括 交流AC接口 ；第一转换模块，其联接到所述AC接口 ； 电感元件，其联接在所述AC接口与所述第一转换模块之间；和控制模块，其联接到所述第一转换模块，其中，响应于关停状况，所述控制模块被设置为当通过所述电感元件的电流的量小于阈值时停用所述第一转换模块。
2.如权利要求1所述的电气系统，其中，当通过所述电感元件的电流的量小于所述阈值时，所述控制模块被设置为操作所述第一转换模块，以便在停用所述第一转换模块之前使所述电感元件放电。
3.如权利要求2所述的电气系统，其中，所述控制模块被设置为响应于所述关停状况，利用关停占空因数来操作所述第一转换模块。
4.如权利要求3所述的电气系统，其中，所述第一转换模块包括多个开关元件，其中所述控制模块被设置为利用所述关停占空因数来通过以下方式操作所述第一转换模块产生具有减小的占空因数的脉宽调制PWM命令信号；和根据所述PWM命令信号操作所述多个开关元件。
5.如权利要求3所述的电气系统，进一步包括 直流DC接口 ；第二转换模块；和隔离模块，其联接在所述第一转换模块与所述第二转换模块之间，所述隔离模块在所述第一转换模块与所述第二转换模块之间提供电流隔离。
6.如权利要求5所述的电气系统，其中，所述关停占空因数等于1-U，其中U取决于公式
7.如权利要求1所述的电气系统，其中，所述第一转换模块包括 第一节点，其联接到所述电感元件；第二节点，其联接到所述AC接口 ； 第三节点； 第四节点；第一开关，其联接在所述第一节点与所述第三节点之间，所述第一开关被设置以允许电流当所述第一开关闭合时从所述第三节点流动到所述第一节点；第二开关，其联接在所述第一开关与所述第三节点之间，所述第二开关被设置以允许电流当所述第二开关闭合时从所述第一节点流动到所述第三节点；第三开关，其联接在所述第一节点与所述第四节点之间，所述第三开关被设置以允许电流当所述第三开关闭合时从所述第四节点流动到所述第一节点；第四开关，其联接在所述第三开关与所述第四节点之间，所述第四开关被设置以允许电流当所述第四开关闭合时从所述第一节点流动到所述第四节点；第五开关，其联接在所述第二节点与所述第四节点之间，所述第五开关被设置以允许电流当所述第五开关闭合时从所述第二节点流动到所述第四节点；第六开关，其联接在所述第五开关与所述第二节点之间，所述第六开关被设置以允许电流当所述第六开关闭合时从所述第四节点流动到所述第二节点；第七开关，其联接在所述第二节点与所述第三节点之间，所述第七开关被设置以允许电流当所述第七开关闭合时从所述第二节点流动到所述第三节点；和第八开关，其联接在所述第七开关与所述第二节点之间，所述第八开关被设置以允许电流当所述第八开关闭合时从所述第三节点流动到所述第二节点。
8.如权利要求7所述的电气系统，其中，所述控制模块被设置以操作所述第一转换模块，以在所述第一节点与所述第二节点之间提供电连接，从而在停用所述转换模块之前当通过所述电感元件的电流小于所述阈值时使所述电感元件放电。
9.如权利要求8所述的电气系统，其中，所述控制模块被设置为通过同时闭合所述第一开关、所述第二开关、所述第七开关、和所述第八开关，从而在所述第一节点与所述第二节点之间提供电连接。
10.一种交通工具电气系统，包括DC接口，其被设置以联接到DC能量源； AC接口，其被设置以联接到AC能量源； 能量转换模块，其联接到所述DC接口 ； 矩阵转换器，其联接到所述AC接口 ；电感元件，其被设置以电串联在所述AC接口的第一节点与所述矩阵转换器之间； 隔离模块，其联接在所述能量转换模块与所述矩阵转换器之间，所述隔离模块在所述能量转换模块与所述矩阵转换器之间提供电流隔离；和控制模块，其联接到所述矩阵转换器，其中所述控制模块被设置为操作所述矩阵转换器，以将能量从所述AC接口传输到所述DC接口；确认关停状况；和响应于确认所述关停状况而根据关停占空因数操作所述矩阵转换器；当通过所述电感元件的电流的量小于阈值时，操作所述矩阵转换器使所述电感元件放电；和在使所述电感元件放电之后，停用所述矩阵转换器。
全文摘要
本发明涉及停用矩阵转换器的系统和方法。具体地，提供了用于停用矩阵转换模块的系统和方法。一种电气系统，包括交流AC接口；矩阵转换模块，其联接到所述AC接口；电感元件，其联接在所述AC接口与所述矩阵转换模块之间；和控制模块。控制模块联接到所述矩阵转换模块，响应于关停状况，所述控制模块被设置为当通过所述电感元件的电流的量小于阈值时停用所述第一转换模块。
文档编号H02M7/537GK102195506SQ201110069449
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者R·M·兰索姆 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司