[发明专利]在矩阵变换器中切换期间的电荷泵电压的抑制

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月30日提交的美国临时申请61/582,040号的权益。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明是在由美国能源部授予的编号为DE-FC26-07NT43123的合同下由美国政府扶持进行的。美国政府在本发明中享有一定权利。

技术领域

技术领域总的涉及车辆中的电气系统，尤其是涉及利用电流绝缘和矩阵变换器的车辆能量输送系统。

背景技术

矩阵变换器可用于电动和/或混合动力车辆里在将电力提供到电源输出(EPO)的使用前提下或用于电网用途而将直流(DC)能量转换成AC能量，同时以低成本同时实现电流绝缘、低谐波失真和高功率密度。在矩阵变换器的DC向AC的能量转换过程中，当从一个极性切换到另一极性时，在矩阵变换器的初级侧提供有转换周期(通常称为“空载时间(dead time)”)。在第一极性期间，电流在半个循环中沿一个方向在变压器初级绕组中流动。然后存在空载时期，电流在剩余的半个循环中沿另一个方向流动。随后该过程重复发生。然而，即使有这种保护，当矩阵变换器从续流方式切换到动力输送方式时，对于电荷泵动作，也可能形成在处于关闭状态的矩阵变换器的开关两端的潜在的损害电压。

因此，希望能阻止在矩阵变换器中潜在的损害电压的产生或者存在。进一步，本发明的其他的期望特征和特性从随后的详细描述和所附权利要求中，结合附图及前述技术领域和背景将变得显而易见。

发明内容

提供用于抑制电荷泵电压来保护矩阵变换器开关的方法。方法包括在续流方式和动力输送方式之间的转换时期期间，暂时闭合多个通常断开的开关中的特定开关，由此在转换时期期间保护该特定开关。

提供配置为在续流方式和动力输送方式中工作的矩阵变换器。矩阵变换器包括联接到变换模块的电池。隔离模块联接到变换模块，开关矩阵具有多个开关。控制器联接到变换模块和开关矩阵，并配置成控制开关矩阵在续流方式和动力输送方式之间工作，以便通过在续流方式和动力输送方式之间的转换时期期间暂时闭合通常断开的特定开关来在该转换时期期间保护该特定开关。

本发明提供了以下技术解决方案。

解决方案1.在具有多个开关且在续流方式和动力输送方式中工作的矩阵变换器内，一种用于在续流方式和动力输送方式之间的转换时期期间保护开关的方法包括，暂时闭合多个开关中的在该转换时期期间通常断开的特定开关，由此在转换时期期间保护该特定开关。

解决方案2.根据解决方案1的方法，其中暂时闭合该特定开关包括在转换时期的一部分内闭合该特定开关。

解决方案3.根据解决方案1的方法，其中暂时闭合该特定开关包括在几乎全部转换时期内闭合该特定开关。

解决方案4.根据解决方案1的方法，其中暂时闭合该特定开关包括向该特定开关施加一个或者多个控制脉冲，使得该特定开关在一个或者多个控制脉冲的施加期间暂时闭合。

解决方案5.根据解决方案1的方法，其中暂时闭合该特定开关包括暂时闭合该特定开关一段时间，该时间足够使与该特定开关并联的电容器放电。

解决方案6.在具有多个开关且在续流方式和动力输送方式中工作的矩阵变换器内，一种用于在续流方式和动力输送方式之间的转换时期期间保护开关的方法包括：

确定多个开关中的特定开关在转换时期期间处于在该特定开关两端的电荷泵电压积累的危险；和

在转换时期期间暂时闭合该特定开关，由此保护该特定开关在转换时期期间免受电荷泵电压积累。

解决方案7.根据解决方案6的方法，其中暂时闭合该特定开关包括在转换时期的一部分内闭合该特定开关。

解决方案8.根据解决方案6的方法，其中暂时闭合该特定开关包括在几乎全部转换时期内闭合该特定开关。

解决方案9.根据解决方案6的方法，其中暂时闭合该特定开关包括向该特定开关施加一个或者多个控制脉冲，使得该特定开关在一个或者多个控制脉冲的施加期间暂时闭合。

解决方案10.根据解决方案6的方法，其中暂时闭合该特定开关包括暂时闭合该特定开关一段时间，该时间足够使与该特定开关并联的电容器放电。

解决方案11.一种具有多个开关且配置成在续流方式和动力输送方式中工作的矩阵变换器，包括：

电池；

变换模块，其联接到电池；

隔离模块，其联接到变换模块；

开关矩阵，其联接到隔离模块，该开关矩阵具有多个开关；以及