[发明专利]对电变换器非线性的补偿

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，主题的实施例涉及带有电流隔离的双向能量输送系统。

背景技术

矩阵变换器可以在电动和/或混合动力车辆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。然而，可归因于矩阵变换器部件例如晶体管开关或二极管的非线性功率损耗可能限制现有控制策略的准确性和有效性。

发明内容

根据一个实施例，提供一种电气系统。该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、电串联连接在该输入接口与该能量转换模块之间的感应元件以及连接到该能量转换模块和该感应元件的控制模块。该能量转换模块包括一个或多个开关元件。该控制模块构造成确定用于操纵能量转换模块的补偿占空度控制值以在该输出接口处产生期望电压并且以受该补偿占空度控制值影响的占空度操纵能量转换模块的开关元件以输送能量给输出接口。该补偿占空度控制值受通过该感应元件的电流的影响并且考虑操纵能量转换模块时一个或多个开关元件两端的电压。

根据另一实施例，提供一种方法，用于使用能量转换模块从输入接口输送能量到输出接口。该能量转换模块连接在该输入接口与该输出接口之间并且包括与感应元件相连的多个开关元件。该方法包括的步骤有，获得该输出接口处的测定电压、获得通过该感应元件的电流、基于通过该感应元件的电流确定该能量转换模块的估计电压损耗以及把该测定电压和该估计电压损耗相加以获得补偿输出电压。该方法继续确定用于在该输出接口处产生期望输出电压的输入电压基准、以受该输入电压基准和该补偿输出电压影响的方式确定补偿占空度控制值以及以受该补偿占空度控制值影响的占空度操纵该多个开关元件以从该输入接口输送能量到该输出接口。

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、交流电（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与该DC接口、该AC接口、该感应元件和该第二能量转换模块相连的控制模块。该第二能量转换模块包括多个开关。该控制模块构造成基于该DC接口处的测定电压、通过该感应元件的测定电流和该AC接口处的测定电压确定用于在该DC接口处产生期望电压的输入电压基准。该控制模块还基于通过该感应元件的测定电流确定用于该第二能量转换模块的估计累积电压损耗并且把该DC接口处的测定电压和该估计累积电压损耗相加以获得补偿输出电压。该控制模块基于该输入电压基准和该补偿输出电压确定用于操纵该第一能量转换模块的补偿脉宽调制（PWM）占空度控制值，并且按照该补偿PWM占空度控制值操纵该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；

电串联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；以及

连接到所述第一能量转换模块和所述感应元件的控制模块，其中，所述控制模块构造成：

      确定用于操纵所述第一能量转换模块的补偿占空度控制值以在所述输出接口处产生期望电压，其中，所述补偿占空度控制值受通过所述感应元件的电流的影响并且考虑操纵所述第一能量转换模块时所述一个或多个开关元件两端的电压；并且

      以受所述补偿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，所述控制模块连接到所述输入接口和所述输出接口，并且构造成：

获得所述输出接口处的测定输出电压；

基于所述测定输出电压确定用于操纵所述第一能量转换模块的输入电压基准以产生所述输出接口处的所述期望电压；