專利名稱：電力變換器系統(tǒng)的dc母線電容的放電的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所述主題的實施例總體涉及一種車輛中的電力變換系統(tǒng)。更具體地,本文主題的實施例涉及車輛的電力變換器系統(tǒng)的母線電容的放電。
背景技術(shù)：
矩陣變換器可用于電動和/或混合動力車輛中，以適應(yīng)在相對寬范圍的操作電壓 下的相對高功率傳輸，同時實現(xiàn)電氣隔離、相對高功率因數(shù)、低諧波畸變、相對高功率密度和低成本。例如，雙向隔離矩陣變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)傳輸以便給直流(DC)能量存儲元件(例如，在車輛中的高壓可再充電電池)充電。雙向矩陣變換器包括聯(lián)接在AC輸入接口上的高壓DC母線電容。在某些條件下，需要將DC母線電容上的電壓放電。例如，如果高壓DC能量源(電池)從AC輸入接口斷開連接或如果雙向矩陣變換器從車輛移除，則DC母線電容應(yīng)該放電到安全的電壓水平。

發(fā)明內(nèi)容
電力系統(tǒng)的示例性實施例包括直流(DC)接口、交流(AC)接口、電并聯(lián)地聯(lián)接到DC接口的DC母線電容、包括多個開關(guān)元件的第一能量變換模塊、包括多個開關(guān)元件的第二能量變換模塊、和在第一能量變換模塊和第二能量變換模塊之間聯(lián)接以提供在第一能量變換模塊和第二能量變換模塊之間的電氣隔離的隔離模塊。電力系統(tǒng)還包括聯(lián)接在第二能量變換模塊和AC接口之間的感性元件、與AC接口電并聯(lián)地聯(lián)接以選擇性地短路AC接口的接口短路開關(guān)、和聯(lián)接到第一能量變換模塊、第二能量變換模塊和接口短路開關(guān)的控制模塊。控制模塊配置成檢測指示需要對DC母線電容放電的條件，致動接口短路開關(guān)以電短路AC接口，并操作第一能量變換模塊的多個開關(guān)元件和第二能量變換模塊的多個開關(guān)元件以至少部分地對DC母線電容放電。在實踐中，在AC功率源從AC接口斷開連接之后，AC接口被短路。還提供了操作電力系統(tǒng)的方法的示例性實施例。電力系統(tǒng)包括DC接口、AC接口，電并聯(lián)地聯(lián)接到DC接口的DC母線電容、包括多個開關(guān)元件的第一能量變換模塊、包括多個開關(guān)元件的第二能量變換模塊、在第一能量變換模塊和第二能量變換模塊之間聯(lián)接以提供第一能量變換模塊和第二能量變換模塊之間的電氣隔離的隔離模塊、和聯(lián)接在第二能量變換模塊和AC接口之間的感性元件。方法包括檢測指示需要對DC母線電容放電的條件，電短路AC接口，將第二能量變換模塊的多個開關(guān)元件設(shè)置為放電配置，以建立從隔離模塊的第一端子，經(jīng)過感性元件，到隔離模塊的第二端子的電流通路，調(diào)節(jié)第一能量變換模塊的多個開關(guān)元件中的一個或多個以交替地對感性元件中的電流充電和放電，同時保持第二能量變換模塊的多個開關(guān)元件的放電配置。在實踐中，在AC功率源從AC接口斷開連接之后，AC接口被短路。還提供對具有DC能量源的車輛的雙向矩陣變換器的母線電容放電的方法的示例性實施例。雙向矩陣變換器包括用于DC能量源的DC接口、用于AC能量源的AC接口以通過雙向矩陣變換器給DC能量源充電、第一能 量變換模塊、第二能量變換模塊、在第一能量變換模塊和第二能量變換模塊之間聯(lián)接的隔離模塊、在第二能量變換模塊和AC接口之間聯(lián)接的感性元件。方法包括在AC能量源從AC接口斷開連接之后，電短路AC接口，將第二能量變換模塊的多個開關(guān)元件設(shè)置為放電配置，以建立從隔離模塊的第一端子，經(jīng)過感性元件，到隔離模塊的第二端子的電流通路，在保持第二能量變換模塊的放電配置的同時，調(diào)節(jié)第一能量變換模塊的多個開關(guān)元件，以至少部分地對DC母線電容放電。此外，本發(fā)明還涉及以下技術(shù)方案。I. 一種電力系統(tǒng)，包括
直流(DC)接口 ；
交流(AC)接口 ；
與所述DC接口電并聯(lián)地聯(lián)接的DC母線電容；
包括多個開關(guān)元件的第一能量變換模塊；
包括多個開關(guān)元件的第二能量變換模塊；
聯(lián)接在所述第一能量變換模塊和所述第二能量變換模塊之間以提供在所述第一能量變換模塊和所述第二能量變換模塊之間的電氣隔離的隔離模塊；
聯(lián)接在所述第二能量變換模塊與所述AC接口之間的感性元件；
與所述AC接口電并聯(lián)地聯(lián)接以選擇性地短路所述AC接口的接口短路開關(guān)；以及聯(lián)接到所述第一能量變換模塊、所述第二能量變換模塊、和所述接口短路開關(guān)的控制模塊，所述控制模塊配置成
檢測指示需要對所述DC母線電容放電的條件；
致動所述接口短路開關(guān)以電短路所述AC接口 ；以及操作所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件和所述第二能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件以至少部分地對所述DC母線電容放電。2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊操作所述第二能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件以建立包括所述感性元件的電流通路。3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述電流通路包括所述隔離模塊的副邊繞組。4.根據(jù)技術(shù)方案3所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊以開關(guān)頻率調(diào)節(jié)所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件以交替地對所述感性元件中的電流充電和放電。5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的電力系統(tǒng),其特征在于
所述控制模塊交替地將所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件配置在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)；在所述第一狀態(tài)中，所述第一能量變換模塊在第一控制時間周期建立在所述隔離模塊的原邊繞組上的所述DC母線電容的電壓；以及
在所述第二狀態(tài)中，所述第一能量變換模塊在與所述第一控制時間周期相等的第二控制時間周期用所述隔離模塊的所述原邊繞組對所述DC母線電容充電。6.根據(jù)技術(shù)方案I所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述第二能量變換模塊包括 與所述隔離模塊的第一端子聯(lián)接的第一節(jié)點；
與所述隔離模塊的第二端子聯(lián)接的第二節(jié)點；
第三節(jié)點和第四節(jié)點，所述感性元件串聯(lián)聯(lián)接在所述第三節(jié)點和第四節(jié)點之間；
在所述第一節(jié)點和所述第五節(jié)點之間聯(lián)接的第一開關(guān)元件； 在所述第五節(jié)點和所述第三節(jié)點之間聯(lián)接的第二開關(guān)元件；
在所述第四節(jié)點和第六節(jié)點之間聯(lián)接的第三開關(guān)元件；
在所述第六節(jié)點和所述第二節(jié)點之間聯(lián)接的第四開關(guān)元件；
在所述第二節(jié)點和第七節(jié)點之間聯(lián)接的第五開關(guān)元件；
在所述第三節(jié)點和所述第七節(jié)點之間聯(lián)接的第六開關(guān)元件；
在所述第四節(jié)點和第八節(jié)點之間聯(lián)接的第七開關(guān)元件；以及
聯(lián)接在所述第一節(jié)點和所述第八節(jié)點之間的第八開關(guān)元件，其中，所述控制模塊閉合所述第一開關(guān)元件和所述第三開關(guān)元件，并且打開所述第二開關(guān)元件、所述第四開關(guān)元件、所述第五開關(guān)元件、所述第六開關(guān)元件、所述第七開關(guān)元件和所述第八開關(guān)元件以至少部分地對所述DC母線電容放電。7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述第二能量變換模塊包括 具有聯(lián)接到所述第五節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第一節(jié)點的陰極的第一二極管；
具有聯(lián)接到所述第五節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第三節(jié)點的陰極的第二二極管；
具有聯(lián)接到所述第六節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第四節(jié)點的陰極的第三二極管；
具有聯(lián)接到所述第六節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第二節(jié)點的陰極的第四二極管；
具有聯(lián)接到所述第七節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第二節(jié)點的陰極的第五二極管；
具有聯(lián)接到所述第七節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第三節(jié)點的陰極的第六二極管；
具有聯(lián)接到所述第八節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第四節(jié)點的陰極的第七二極管；以及 具有聯(lián)接到所述第八節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第一節(jié)點的陰極的第八二極管。8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的電力系統(tǒng),其特征在于,所述第一能量變換模塊包括 與所述隔離模塊的第三端子聯(lián)接的第九節(jié)點；
與所述隔離模塊的第四端子聯(lián)接的第十節(jié)點；
第十一節(jié)點和第十二節(jié)點，所述DC母線電容聯(lián)接在所述第十一節(jié)點和所述第十二節(jié)點上；
在所述第十節(jié)點和所述第十一節(jié)點之間聯(lián)接的第九開關(guān)元件；
在所述第十節(jié)點和所述第十二節(jié)點之間聯(lián)接的第十開關(guān)元件；
在所述第九節(jié)點和所述第十一節(jié)點之間聯(lián)接的第十一開關(guān)元件；以及在所述第九節(jié)點和所述第十二節(jié)點之間聯(lián)接的第十二開關(guān)元件，其中，所述控制模塊打開所述第九開關(guān)元件和所述第十二開關(guān)元件，并同時打開和閉合所述第十開關(guān)元件和所述第十一開關(guān)元件以至少部分地對所述DC母線電容放電。
9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述第一能量變換模塊包括 具有聯(lián)接到所述第十節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第十一節(jié)點的陰極的第九二極管；
具有聯(lián)接到所述第十二節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第十節(jié)點的陰極的第十二極管； 具有聯(lián)接到所述第九節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第十一節(jié)點的陰極的第十一二極管；以
及
具有聯(lián)接到所述第十二節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第九節(jié)點的陰極的第十二二極管。10. 一種操作電力系統(tǒng)的方法，所述電力系統(tǒng)包括直流(DC)接口、交流(AC)接口、電并聯(lián)地聯(lián)接到所述DC接口的DC母線電容、包括多個開關(guān)元件的第一能量變換模塊、包括多個開關(guān)元件的第二能量變換模塊、在所述第一能量變換模塊和所述第二能量變換模塊之間聯(lián)接以提供在所述第一能量變換模塊和所述第二能量變換模塊之間的電氣隔離的隔離模塊、和聯(lián)接在所述第二能量變換模塊和所述AC接口之間的感性元件，所述方法包括
檢測指示需要對所述DC母線電容放電的條件；
電短路所述AC接口 ；
將所述第二能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件設(shè)置為放電配置，以建立從所述隔離模塊的第一端子，經(jīng)過所述感性元件，到所述隔離模塊的第二端子的電流通路；以及
在保持所述第二能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件的所述放電配置的同時，調(diào)節(jié)所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件中的一個或多個以交替地對所述感性元件中的電流充電和放電。11.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其特征在于，還包括使所述DC接口與其DC能量源斷開連接。12.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其特征在于，電短路所述AC接口包括致動聯(lián)接在所述AC接口上的接口短路開關(guān)。13.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述多個開關(guān)元件中的所述一個或多個是以固定頻率執(zhí)行的。14.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其特征在于
調(diào)節(jié)所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件中的一個或多個交替地將所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件設(shè)置在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)；
在所述第一狀態(tài)中，所述第一能量變換模塊在第一控制時間周期建立在所述隔離模塊的原邊繞組上的所述DC母線電容的電壓；以及
在所述第二狀態(tài)中，所述第一能量變換模塊在與所述第一控制時間周期相等的第二控制時間周期用所述隔離模塊的所述原邊繞組對所述DC母線電容充電。15.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其特征在于，檢測所述條件包括感測高壓電池與所述DC接口的斷開連接。16. 一種對車輛的雙向矩陣變換器的母線電容放電的方法，所述車輛具有直流(DC)能量源，所述雙向矩陣變換器包括用于所述DC能量源的DC接口、通過所述雙向矩陣變換器對所述DC能量源充電的用于AC能量源的交流(AC)接口、第一能量變換模塊、第二能量變換模塊、聯(lián)接在所述第一能量變換模塊和所述第二能量變換模塊之間的隔離模塊、聯(lián)接在所述第二能量變換模塊和所述AC接口之間的感性元件，所述方法包括在所述AC能量源與所述AC接口斷開連接之后，電短路所述AC接口；
將所述第二能量變換模塊的 多個開關(guān)元件設(shè)置為放電配置，以建立從所述隔離模塊的第一端子，經(jīng)過所述感性元件，到所述隔離模塊的第二端子的電流通路；以及
在保持所述第二能量變換模塊的所述放電配置的同時，調(diào)節(jié)所述第一能量變換模塊的多個開關(guān)元件，以至少部分地對所述DC母線電容放電。17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其特征在于，還包括
檢測指示需要對所述DC母線電容放電的條件；以及 在電短路所述AC接口之前確認(rèn)所述AC能量源斷開連接。18.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其特征在于，還包括
檢測指示需要對所述DC母線電容放電的條件；以及 在電短路所述AC接口之前確認(rèn)所述DC能量源斷開連接。19.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件交替地對所述感性元件中的電流充電和放電。20.根據(jù)技術(shù)方案19所述的方法，其特征在于
調(diào)節(jié)所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件交替地將所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件設(shè)置在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)；
在所述第一狀態(tài)中，所述第一能量變換模塊在第一控制時間周期建立在所述隔離模塊的原邊繞組上的所述DC母線電容的電壓；以及
在所述第二狀態(tài)中，所述第一能量變換模塊在與所述第一控制時間周期相等的第二控制時間周期用所述隔離模塊的所述原邊繞組對所述DC母線電容充電。本發(fā)明內(nèi)容被提供用來以簡單的形式介紹在下文具體實施方式
中進(jìn)一步描述的構(gòu)思的選擇。本發(fā)明內(nèi)容不意圖確認(rèn)所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或重要特征，也不意圖用于幫助確定所要求保護(hù)主題的范圍。


當(dāng)結(jié)合以下附圖考慮時，可以通過參考詳細(xì)說明和權(quán)利要求來獲得對本發(fā)明主題的更完全的理解，在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。圖I是根據(jù)一個實施例的適用于車輛中的電力系統(tǒng)的不意 圖2是圖I中顯示的電力系統(tǒng)操作于放電配置狀態(tài)的示意 圖3是圖I中顯示的電力系統(tǒng)中的感性元件的電感器電流對時間的代表性 圖4是圖I中顯示的電力系統(tǒng)中的感性元件的電感器電壓對時間的代表性圖；以及 圖5是包括圖I中顯示的電力系統(tǒng)中的感性元件的電感器電壓和電流的代表性圖的圖。
具體實施例方式以下詳細(xì)描述本質(zhì)上僅僅是說明性的并且不意圖限制本發(fā)明主題的實施例或者這些實施例的應(yīng)用和使用。如本文所使用的，詞語“示例性”的意思是“作為示例、實例或示意說明”。本文作為示例描述的任何實施方式不必理解為相比于其它實施方式是優(yōu)選的或有利的。另外，不應(yīng)被在前述技術(shù)領(lǐng)域，背景技術(shù)，發(fā)明內(nèi)容或以下的詳細(xì)說明中的任何所表達(dá)的或暗示的理論所束縛。在此使用的“節(jié)點”是指任何內(nèi)部或外部的基準(zhǔn)點、連接點、匯合部、信號線、導(dǎo)電元件、或類似物，在所述節(jié)點處，存在給定的信號、邏輯電平、電壓、數(shù)據(jù)樣式、電流或量值。另外，兩個或更多個節(jié)點可通過一個物理元件實現(xiàn)(兩個或更多個信號可被復(fù)用、調(diào)制、或以其它方式區(qū)分，即使在共用節(jié)點處接收或輸出的信號也是如此)。以下說明指的是被“連接”或“聯(lián)接”在一起的元件或節(jié)點或特征。如本文所使用的，除非另外明確地說明，“連接”的意思是一個元件/節(jié)點/特征與另一個元件/節(jié)點/特征直接結(jié)合(或者直接連通)，而不必須是通過機(jī)械方式。同樣，除非明確指出，“聯(lián)接”指的是一個元件/節(jié)點/特征直接或非直接地結(jié)合到另一個元件/節(jié)點/特征(或與另一個元件/節(jié)點/特征直接或非直接地連通)，而不必須是通過機(jī)械方式。本文論述的技術(shù)和概念總體涉及一種電力變換器，其能夠在AC接口以低的總諧波畸變地從交流(AC)接口到直流(DC)接口或相反地傳輸能量。如一個示例，雙向矩陣變換器可配置在電力或混合動力電動車輛中。在這樣的應(yīng)用中，雙向矩陣變換器有助于使用 AC能量源(例如家用功率輸出)給高壓DC能量源(例如電池)充電。在一些實施例中，雙向矩陣變換器可用于從高壓DC能量源產(chǎn)生AC功率。如下文更詳細(xì)描述的，雙向矩陣變換器包括由車輛的高壓DC母線上的電壓充電的高壓DC母線電容。在某些情況下，需要將DC母線電容從高壓狀態(tài)(例如，幾百伏)放電到可滿足安全測度的低壓狀態(tài)。例如，如果高壓DC能量源從車輛的高壓DC母線斷開連接或如果雙向矩陣變換器從車輛移除，那么應(yīng)該進(jìn)行某些測量以確保DC母線電容上的電壓放電到安全水平。下面詳細(xì)的描述提出了用于雙向矩陣變換器中的DC母線電容的示例性放電技術(shù)。下面描述的系統(tǒng)和技術(shù)不需要任何另外的硬件或外部的放電卡或模塊。另外，下面描述的系統(tǒng)和技術(shù)不引入任何用于適應(yīng)使用被動電阻放電方法可能另外產(chǎn)生的熱量的散熱器需求。而是，本文提出的方法利用雙向矩陣變換器自身的現(xiàn)有電路布局并且調(diào)節(jié)雙向矩陣變換器中的開關(guān)，使得對高壓DC母線電容放電，同時根據(jù)開關(guān)的容量和所需的熱設(shè)計參數(shù)來控制電流的量。圖I描繪了適用于車輛(例如，不是限制性的，電動汽車或混合動力汽車)中的電力系統(tǒng)100 (或可替代地，雙向矩陣變換器、充電系統(tǒng)、充電器、充電模塊等)的示例性實施例。電力系統(tǒng)100包括(不是限制性的)第一接口 102、與第一接口 102電并聯(lián)地聯(lián)接的DC母線電容103、具有多個開關(guān)元件的第一能量變換模塊104、隔離模塊106、具有多個開關(guān)元件的第二能量變換模塊108、感性元件110、容性元件112、第二接口 114、與第二接口 114電并聯(lián)地聯(lián)接以按需要選擇性地短路第二接口的接口短路開關(guān)115、以及控制模塊116。感性元件110聯(lián)接在第二能量變換模塊108和第二接口 114之間，容性元件112聯(lián)接在第二接口114上?？刂颇K116操作地聯(lián)接到至少第一能量變換模塊104、第二能量變換模塊108和接口短路開關(guān)115。在某些實施例中，控制模塊116可操作地聯(lián)接到電力系統(tǒng)100的一個或多個另外的部件、元件或特征以支持本文未詳細(xì)描述的另外的功能。第一接口 102包括或?qū)?yīng)于節(jié)點120和節(jié)點122。如圖I中顯示的，DC母線電容103連接在這些節(jié)點120、122上。也就是說，DC母線電容103與第一接口 102電并聯(lián)地聯(lián)接。第一能量變換模塊104包括在這些節(jié)點120、122之間聯(lián)接的多個開關(guān)元件(用附圖標(biāo)記9-12表示)。在說明的實施例中，第一能量變換模塊104包括四個開關(guān)元件，這四個開關(guān)元件各具有配置成與相應(yīng)的開關(guān)元件反并聯(lián)的二極管(用附圖標(biāo)記29-32表示)以適應(yīng)雙向能量傳輸。在示例性實施例中，開關(guān)元件9-12實現(xiàn)為晶體管，并可使用任何適合的半導(dǎo)體晶體管開關(guān)來實施，例如，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，場效應(yīng)晶體管(例如MOSFET等)，或本領(lǐng)域已知的任何其它相當(dāng)?shù)难b置。開關(guān)和二極管反向并聯(lián)，意味著開關(guān)和二極管以相反或逆反的極性電并聯(lián)。反向并聯(lián)配置允許雙向電流流動而同時單向阻止電壓，如本領(lǐng)域中所了解的那樣。在這種配置中，通過開關(guān)的電流的方向相反于允許通過相應(yīng)二極管的電流的方向。在說明的實施例中，開關(guān)元件9連接在節(jié)點120和節(jié)點124之間，該節(jié)點124對應(yīng)于隔離模塊106的原邊繞組(或一組繞組)126的端子，開關(guān)元件10連接在節(jié)點124和節(jié)點122之間。類似地，開關(guān)元件11連接在節(jié)點120和節(jié)點128之間，該節(jié)點128對應(yīng)于原邊繞組126的另一個端子，開關(guān)元件12連接在節(jié)點128和節(jié)點122之間。在操作中，開關(guān)元件9配置成當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點120到節(jié)點124的電流通路。類似地，開關(guān)元件10當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點124到節(jié)點122的電流通路，開關(guān)元件11當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點120到節(jié) 點128的電流通路，開關(guān)元件12當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點128到節(jié)點122的電流通路。二極管29的陽極與節(jié)點124聯(lián)接，二極管29的陰極與節(jié)點120聯(lián)接。對于這個具體的實施例，二極管29連接在節(jié)點124和節(jié)點120之間以提供從節(jié)點124到節(jié)點120的電流通路(例如，二極管29與開關(guān)元件9反并聯(lián))。類似地，對于說明的實施例二極管30的陽極與節(jié)點122聯(lián)接，二極管30的陰極與節(jié)點124聯(lián)接以提供從節(jié)點122到節(jié)點124的電流通路；二極管31的陽極與節(jié)點128聯(lián)接，二極管31的陰極與節(jié)點120聯(lián)接以提供從節(jié)點128到節(jié)點120的電流通路；二極管32的陽極與節(jié)點122聯(lián)接，二極管32的陰極與節(jié)點128聯(lián)接以提供從節(jié)點122到節(jié)點128的電流通路。第二能量變換模塊108與隔離模塊106的副邊繞組(或一組繞組)134的端子聯(lián)接。這樣，副邊繞組134的端子與節(jié)點135聯(lián)接(或?qū)?yīng))，副邊繞組134的另一個端子與節(jié)點136聯(lián)接(或?qū)?yīng))。第二能量變換模塊108的另一個節(jié)點137與感性元件110聯(lián)接，而第二能量變換模塊108的另一個節(jié)點138與容性元件112聯(lián)接。第二能量變換模塊108包括在節(jié)點135、136之間聯(lián)接的多個開關(guān)元件(用附圖標(biāo)記1-8表示)。在說明的實施例中，第二能量變換模塊108包括八個開關(guān)元件，該八個開關(guān)元件各具有配置成與相應(yīng)的開關(guān)元件反并聯(lián)的相關(guān)的二極管(用附圖標(biāo)記21-28表示)以適應(yīng)雙向能量傳輸。在示例性實施例中，開關(guān)元件1-8實現(xiàn)為晶體管，并可使用任何適合的半導(dǎo)體晶體管開關(guān)(如上文所述的)來實施。在說明的實施例中，開關(guān)元件I連接在節(jié)點135和節(jié)點142之間，開關(guān)元件2連接在節(jié)點142和節(jié)點137之間，開關(guān)元件3連接在節(jié)點138和節(jié)點144之間，開關(guān)元件4連接在節(jié)點144和節(jié)點136之間。另外，開關(guān)元件5連接在節(jié)點146和節(jié)點136之間，開關(guān)元件6連接在節(jié)點137和節(jié)點146之間，開關(guān)元件7連接在節(jié)點148和節(jié)點138之間，開關(guān)元件8連接在節(jié)點135和節(jié)點148之間。在操作中，開關(guān)元件I配置成當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點135到節(jié)點142的電流通路。類似地，開關(guān)元件2當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點137到節(jié)點142的電流通路，開關(guān)元件3當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點138到節(jié)點144的電流通路,開關(guān)元件4當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點136到節(jié)點144的電流通路，開關(guān)元件5當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點136到節(jié)點146的電流通路，開關(guān)元件6當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點137到節(jié)點146的電流通路，開關(guān)元件7當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點138到節(jié)點148的電流通路，開關(guān)元件8當(dāng)其閉合時提供從節(jié)點135到節(jié)點148的電流通路。對于這個具體的實施例二極管21的陽極與節(jié)點142聯(lián)接，二極管21的陰極與節(jié)點135聯(lián)接以提供從節(jié)點142到節(jié)點135的電流通路；二極管22的陽極與節(jié)點142聯(lián)接，二極管22的陰極與節(jié)點137聯(lián)接以提供從節(jié)點142到節(jié)點137的電流通路；二極管23的陽極與節(jié)點144聯(lián)接，二極管23的陰極與節(jié)點138聯(lián)接以提供從節(jié)點144到節(jié)點138的電流通路；二極管24的陽極與節(jié)點144聯(lián)接，二極管24的陰極與節(jié)點136聯(lián)接以提供從節(jié)點144到節(jié)點136的電流通路。類似地二極管25的陽極與節(jié)點146聯(lián)接，二極管25的陰極與節(jié)點136聯(lián)接以提供從節(jié)點146到節(jié)點136的電流通路；二極管26的陽極與節(jié)點146聯(lián)接，二極管26的陰極與節(jié)點137聯(lián)接以提供從節(jié)點146到節(jié)點137的電流通路；二極管27的陽極與節(jié)點148聯(lián)接，二極管27的陰極與節(jié)點138聯(lián)接以提供從節(jié)點148到節(jié)點138的 電流通路；二極管28的陽極與節(jié)點148聯(lián)接，二極管28的陰極與節(jié)點135聯(lián)接以提供從節(jié)點148到節(jié)點135的電流通路。第一接口 102通常代表用于聯(lián)接電力系統(tǒng)100到DC能量源154的物理接口(例如，端子、連接器等)，第二接口 114通常代表用于聯(lián)接電力系統(tǒng)100到AC能量源156的物理接口(例如，端子、連接器等)。因此，為方便起見，第一接口 102在本文中可稱為DC接口，第二接口 114在本文中可稱為AC接口。在示例性實施例中，控制模塊116聯(lián)接到能量變換模塊104、108并操作能量變換模塊104、108以根據(jù)需要在AC能量源156和DC能量源154之間傳輸能量。在示例性實施例中，DC能量源154 (或可替代地，能量存儲源或ESS)能夠以特定的DC電壓水平(由箭頭160指示)從電力系統(tǒng)100接收直流(由箭頭158指示)。根據(jù)一個實施例，DC能量源154實現(xiàn)為具有范圍從大約200到大約500伏的額定DC電壓的可再充電高壓電池組。這樣，DC能量源154可包括用于車輛中的另一個電力系統(tǒng)和/或電動馬達(dá)的主能量源。例如，DC能量源154可聯(lián)接到配置成提供電壓和/或電流給電動馬達(dá)的功率逆變器，電動馬達(dá)又可以以傳統(tǒng)方式接合變速器來驅(qū)動車輛。在其他實施例中，DC能量源154可實現(xiàn)為電池、超級電容或其他適合的能量存儲元件。AC能量源156 (或功率源)以特定的AC電壓水平(由箭頭180指示)提供AC電流(由箭頭170指示)給電力系統(tǒng)100并可實現(xiàn)為在電功率網(wǎng)(例如市電或電網(wǎng)功率)之中的用于建筑、住宅或其他結(jié)構(gòu)的主功率源或主電力系統(tǒng)。根據(jù)一個實施例，AC能量源156包括單相功率源，其對于多數(shù)住宅結(jié)構(gòu)是相同的，并根據(jù)地理區(qū)域而變化。例如，在美國，AC能量源156實現(xiàn)為60Hz，120伏(RMS)或240伏(RMS)，而在其他區(qū)域，AC能量源156可以實現(xiàn)為50Hz，110伏(RMS)或220伏(RMS)。在備選的實施例中，AC能量源156可以實現(xiàn)為適合電力系統(tǒng)100操作的任何AC能量源。DC接口 102聯(lián)接到第一能量變換模塊104，AC接口 114通過感性元件110聯(lián)接到第二能量變換模塊108。隔離模塊106聯(lián)接在能量變換模塊104、108之間以提供兩個能量變換模塊104、108之間的電氣隔離?？刂颇K116聯(lián)接到能量變換模塊104、108并操作第二能量變換模塊108以將來自AC能量源156的能量變換為隔離模塊106上的高頻能量，然后高頻能量由能量變換模塊104在DC接口 102變換為DC能量?？刂颇K116還用于操作能量變換模塊104、108以支持車輛-電網(wǎng)應(yīng)用(例如，DC能量源154傳輸能量到AC接口114和/或AC能量源156)。另外，控制模塊116以適合的方式操作能量變換模塊104、108以在需要時放電DC母線電容103。反并聯(lián)二極管跨各開關(guān)元件連接以便為DC能量源154提供電流通路，用于在相應(yīng)的開關(guān)元件打開時給DC能量源154充電。為了傳輸能量(或充電)給DC能量源154，第一能量變換模塊104將節(jié)點124、128的高頻能量變換為DC能量，該DC能量在DC接口 102提供給DC能量源154。這樣，第一能量變換模塊104當(dāng)將高頻AC能量變換為DC能量時操作為整流器。如顯示的，DC母線電容103配置成在DC接口 102上電并聯(lián)，以減小在DC接口102處的電壓波動，如同本領(lǐng)域?qū)⒘私獾?。在示例性實施例中，第二能量變換模塊108有助于電流(或能量)從AC能量源156和/或感性元件110流到隔離模塊106 (以及相反流動)。在說明的實施例中，第二能量變換模塊108實現(xiàn)為包括八個開關(guān)元件和八個二極管的前端單相矩陣變換模塊。在正常操作期間，控制模塊116根據(jù)PWM占空周期控制值來調(diào)節(jié)(例如開和/或關(guān))開關(guān)元件1-8以在節(jié)點135、136產(chǎn)生高頻電壓，使得流向DC接口 102和/或DC能量源154的功率流在DC接 口 102達(dá)到需要的輸出電壓。這樣，控制模塊116可根據(jù)需要操作各種開關(guān)元件以在控制的、預(yù)設(shè)的或其他指定的時間周期建立原邊繞組126上的電壓，以有助于在控制的、預(yù)設(shè)的或其他指定的時間周期對DC母線電容103充電。在實踐中，建立原邊繞組126上的電壓的持續(xù)時間等于原邊繞組126給DC母線電容103充電的持續(xù)時間。在圖I說明的實施例中，第一對開關(guān)元件1、2和二極管21、22聯(lián)接在節(jié)點137和節(jié)點135之間，開關(guān)元件I和二極管21的組合配置成與開關(guān)元件2和二極管22的組合是極性相反的。以這種方式，當(dāng)開關(guān)元件I閉合并且節(jié)點135的電壓正向大于節(jié)點137的電壓時，開關(guān)元件I和二極管22提供從節(jié)點135到節(jié)點137的電流通路。當(dāng)開關(guān)元件2閉合并且節(jié)點137的電壓正向大于節(jié)點135的電壓時，開關(guān)元件2和二極管21設(shè)置為提供從節(jié)點137到節(jié)點135的電流通路。以類似的方式，第二對開關(guān)元件3、4和二極管23、24聯(lián)接在節(jié)點136和節(jié)點138之間，第三對開關(guān)元件5、6和二極管25、26聯(lián)接在節(jié)點137和節(jié)點136之間，第四對開關(guān)元件7、8和二極管27、28聯(lián)接在節(jié)點135和節(jié)點138之間。容易理解，這些開關(guān)元件和二極管的電流特性遵循上文列出的第一對開關(guān)元件1、2和二極管21、22的原理。在說明的實施例中，開關(guān)元件1、3、5和7組成第一組開關(guān)，當(dāng)通過感性元件110的電流是沿負(fù)方向流動(例如，iL < 0)時，該第一組開關(guān)能夠?qū)﹄娏髡?，使其從?jié)點138到節(jié)點137地通過感性元件110 (iL)(由箭頭190指示)，開關(guān)元件2、4、6和8組成第二組開關(guān)，當(dāng)通過感性元件110的電流是沿正方向流動(例如，iL > 0)時,該第二組開關(guān)能夠?qū)﹄娏髡?，使其從?jié)點137到節(jié)點138地通過感性元件110。也就是說，開關(guān)元件1、3、5和7能夠引導(dǎo)至少一部分電流沿負(fù)方向流動通過感性元件110，開關(guān)元件2、4、6和8能夠引導(dǎo)至少一部分電流沿正方向流動通過感性元件110。如在本文中使用的，整流應(yīng)理解為通過第二能量變換模塊108的開關(guān)元件和二極管使電流通過感性元件110的循環(huán)過程，使得通過感性元件110的電流不被中斷。在示例性實施例中，隔離模塊106包括連接在第一能量變換模塊104的節(jié)點124、128之間的第一組繞組126和連接在第二能量變換模塊108的節(jié)點135、136之間的第二組繞組134。繞組126、134提供感性元件，這些感性元件以傳統(tǒng)的方式磁聯(lián)接以形成變壓器。在示例性實施例中，隔離模塊106實現(xiàn)為高頻變壓器。這樣，隔離模塊106包括設(shè)計為在高頻下的特定的功率水平的變壓器，所述高頻是例如能量變換模塊104、108的開關(guān)元件的開關(guān)頻率(例如50kHz)，使得變壓器的物理尺寸相對于設(shè)計為在較低頻下的同樣的功率水平的變壓器減小了，所述較低頻是例如AC能量源156的頻率(例如，市電頻率)。感性元件110實現(xiàn)為電感器，該電感器配置成電串聯(lián)在第二能量變換模塊108的節(jié)點137與AC接口 114的節(jié)點192之間。感性元件110在電力系統(tǒng)100的操作期間用作高頻感應(yīng)能量存儲元件。容性元件112實現(xiàn)為電容，該電容聯(lián)接在AC接口 114的節(jié)點192和另一個節(jié)點194之間，S卩，容性元件112配置成與AC接口 114電并聯(lián)。容性元件112和感性元件110協(xié)作地配置成提供高頻濾波器以減小調(diào)節(jié)開關(guān)元件1-8導(dǎo)致的AC接口 114的電壓波動。接口短路開關(guān)115聯(lián)接在節(jié)點192、194之間?？刂颇K116調(diào)節(jié)接口短路開關(guān)115的致動，使得當(dāng)接口短路開關(guān)115打開時(如圖I中描繪的)，電力系統(tǒng)100在正常模式 下操作。如下面更詳細(xì)描述的，接口短路開關(guān)115閉合以將電流系統(tǒng)置于放電配置，用于對DC母線電容103放電。應(yīng)當(dāng)理解，AC能量源156在接口短路開關(guān)115閉合之前是斷開連接的?？刂颇K116通常代表硬件、固件和/或軟件，其配置成根據(jù)需要操作和/或調(diào)節(jié)能量變換模塊104、108的開關(guān)元件以在電力系統(tǒng)100的正常操作期間達(dá)到需要的功率流，并根據(jù)需要控制能量變換模塊104、108的開關(guān)元件的操作以有助于對DC母線電容103放電。根據(jù)實施例，控制模塊116可被實施或?qū)崿F(xiàn)為通用處理器、微處理器、微控制器、內(nèi)容可尋址的存儲器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路、現(xiàn)場可編程門陣列、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、或者它們的任何組合，它們被設(shè)計為支持和/或執(zhí)行本文所述的功能。在電網(wǎng)-車輛應(yīng)用的正常操作期間，控制模塊116確定PWM指令信號，該P(yáng)WM指令信號控制第二能量變換模塊108的開關(guān)元件1-8的正時和占空周期以產(chǎn)生隔離模塊106的繞組134上的高頻AC電壓。繞組134上的高頻AC電壓在節(jié)點124、128感應(yīng)出繞組126上的電壓，導(dǎo)致需要的電流流入DC接口 102以充電或其它方式傳輸能量給DC能量源154。在實踐中，控制模塊116控制開關(guān)元件1-8的占空周期以在開關(guān)間隔(例如開關(guān)頻率的逆)期間實施適合的開關(guān)模式。在開關(guān)間隔(或PWM周期)期間，控制模塊116在操作開關(guān)元件1-8以有效地短路節(jié)點137、138和在操作開關(guān)元件1-8之前通過第二能量變換模塊108循環(huán)能量以在感性元件110上施加電壓以釋放感性元件110的存儲的能量和/或電壓(或可替代地，回掃電壓)之間交替。在AC接口 114的回掃電壓和輸入電壓180之和被施加到隔離模塊106的繞組134上，使得功率傳輸?shù)焦?jié)點124、128和/或DC能量源154。以這種方式，控制模塊116操作第二能量變換模塊108的開關(guān)元件1-8以在通過感性元件110循環(huán)能量和向DC接口 102傳輸能量之間交替。應(yīng)當(dāng)理解，圖I為了解釋目的而描繪了電力系統(tǒng)100的簡化圖示，并且絕不意圖限制本文所述主題的范圍或可應(yīng)用性。因此，雖然圖I描繪了在電路元件和/或端子之間的直接電連接，不過，在以基本相似方式實現(xiàn)功能的情況下，替代性實施例可采用介于中間的電路元件和/或部件。另外，盡管本文描述的電力系統(tǒng)100是以用于車輛的雙向矩陣變換器為背景的，但本文所述的主題不限于車輛和/或汽車應(yīng)用，本文所述的主題可在使用能量變換模塊以使用開關(guān)元件傳輸能量的其他應(yīng)用中實施?？刂颇K116還可以包括使控制模塊能夠檢測指示需要放電DC母線電容103的某些條件的一個或多個傳感器、檢測器或監(jiān)測器(未示出)，或與這樣的一個或多個傳感器、檢測器或監(jiān)測器(未示出)協(xié)作。例如，控制模塊116可適合地配置成監(jiān)測或感測在DC能量源154和DC接口 102之間的連接狀態(tài)，使得電力系統(tǒng)100能夠置于放電配置中以在DC能量源154變?yōu)閿嚅_連接時至少部分地放電DC母線電容103。如另一個示例，控制模塊116可適合地配置成檢測電力系統(tǒng)100本身何時與主 車輛斷開連接(維護(hù)時可能需要斷開連接)，使得電力系統(tǒng)100可設(shè)置為放電配置。根據(jù)一種示例性的操作方法，DC母線電容103以下面的方式至少部分地被放電。起初，AC能量源156和DC能量源154與它們相應(yīng)的接口 114、102斷開連接。對于典型的車輛應(yīng)用，控制模塊、開關(guān)元件和電力系統(tǒng)100的可能的其他部件通過低壓能量源(例如12伏DC電池)保持供電，即使AC能量源156和DC能量源154已經(jīng)斷開連接。在實踐中，控制模塊116可用于在進(jìn)行放電過程之前確認(rèn)能量源154、156已經(jīng)移除。在能量源154、156已經(jīng)斷開連接之后，控制模塊116致動(即閉合)接口短路開關(guān)115以電短路AC接口 114。閉合接口短路開關(guān)115的結(jié)果是，感性元件110有效地串聯(lián)布置在節(jié)點137、138之間(見圖2)。在短路AC接口 114之后，控制模塊116以調(diào)節(jié)方式操作能量變換模塊104、108的開關(guān)元件以在一段時間內(nèi)至少部分地放電DC母線電容103。這樣，控制模塊116可將第二能量變換模塊108的開關(guān)元件設(shè)置為預(yù)先確定的放電配置，以建立從隔離模塊106的副邊繞組134的一個端子，通過感性元件110，到副邊繞組134的另一個端子的電流通路，并調(diào)節(jié)第一能量變換模塊104的一個或多個開關(guān)元件以交替地充電或放電感性元件110中的電流(同時保持第二能量變換模塊108的放電配置)?？刂颇K116以下面的方式操作第二能量變換模塊108的開關(guān)元件以實現(xiàn)放電配置在整個放電過程中，開關(guān)元件I是閉合的并保持閉合位置；在整個放電過程中，開關(guān)元件3是閉合的并保持閉合位置；在整個放電過程中，開關(guān)元件2、4、5、6、7和8是打開的并保持它們的打開位置。圖2描繪了第二能量變換模塊108在其開關(guān)元件已經(jīng)被設(shè)置為需要的放電配置后的狀態(tài)。圖2已經(jīng)通過移除代表開路條件的任何開關(guān)支路而相對于圖I簡化了。另外，接口短路開關(guān)115沒有在圖2中分開顯示，因為它有效地用作簡單的電導(dǎo)體。參考圖2，將第二能量變換模塊108設(shè)置在其放電配置中建立了包括副邊繞組134、節(jié)點135、開關(guān)元件I、二極管22、感性元件110、開關(guān)元件3、二極管24和節(jié)點136的電流通路。為放電DC母線電容103，控制模塊116以下面的方式操作第一能量變換模塊104的開關(guān)元件在整個放電過程中，開關(guān)元件9是打開的并保持打開位置；在整個放電過程中，開關(guān)元件12是打開的并保持打開位置；開關(guān)元件10、11以開關(guān)頻率被調(diào)節(jié)以交替地充電和放電感性元件110中的電流。對于這個具體的實施例，開關(guān)元件10、11以固定的額定開關(guān)頻率(例如50kHz) —前一后地打開和閉合。這樣，控制模塊116交替地將第一能量變換模塊104的開關(guān)元件配置在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間。第一狀態(tài)對應(yīng)開關(guān)元件10、11閉合的時間，第二狀態(tài)對應(yīng)開關(guān)元件10、11打開的時間。圖2描繪了配置在第二狀態(tài)的第一能量變換模塊104。在第一狀態(tài)，第一能量變換模塊104建立隔離模塊106的原邊繞組126上的DC母線電容103的電壓(開關(guān)元件10、11的閉合使原邊繞組126和DC母線電容103電并聯(lián)地連接)。在該第一狀態(tài)，流過原邊繞組126的電流在副邊繞組134中感應(yīng)出電流，使得在感性元件110中建立電流。在第一狀態(tài)，電壓在控制的、預(yù)設(shè)的或其他指定的時間周期或持續(xù)時間建立在原邊繞組126上，由控制模塊116調(diào)節(jié)。在以上述方式將感性兀件110充電達(dá)到指定的一段時間(由與第一能量變換模塊104相關(guān)的開關(guān)頻率決定)之后，控制模塊116打開開關(guān)元件10、11以獲得圖2中顯示的第二狀態(tài)。開關(guān)頻率選擇為避免感性元件110的飽和。這有效地“復(fù)位”感性元件110并允許感性元件110往回向DC母線電容103中放電。在第二狀態(tài)中，第一能量變換模塊104用隔離模塊106的原邊繞組126充電DC母線電容103。在該第二狀態(tài)期間，感性元件110保持電流沿相同方向流動通過第二能量變換模塊108的電流環(huán)。該保持的電流在原邊繞組126中感應(yīng)出電流，該感應(yīng)電流流過二極管29和二極管32以充電DC母線電容103。在第二狀態(tài)，DC母線電容在控制的、預(yù)設(shè)的或其他指定的時間周期或持續(xù)時間被充電，由控制模塊116調(diào)節(jié)。在實踐中，這個持續(xù)時間等于與第一狀態(tài)相關(guān)的持續(xù)時間。圖3是在典型的放電操作期間感性元件110的電感器電流對時間的代表性圖。這 個圖描繪了電感器電流如何在大約150毫秒的周期中從大約24安的峰值衰減到大約2安。圖4是在典型的放電操作期間感性元件110的電感器電壓對時間的代表性圖。這個圖描繪了電感器電壓如何在正值和負(fù)值之間振蕩(由流過感性元件110的一致方向的電流產(chǎn)生)，以及電感器電壓如何在相同的150毫秒的時間周期中從幾乎500伏的峰值絕對值快速衰減到大約50伏的絕對值。這兩個圖說明DC母線電容103如何能夠在保持第二能量變換模塊108的放電配置的同時通過調(diào)節(jié)開關(guān)元件10、11來快速和有效地放電。圖5是包括在兩個典型的放電周期期間，感性元件110的電感器電壓202和電感器電流204的代表性圖的圖。然而，與圖3和圖4中描繪的相比，圖5顯示了短得多的時間周期。結(jié)果，圖3和圖4中顯示的總體衰減特性在圖5中不能被識別。電感器電壓202對應(yīng)開關(guān)元件10、11的開關(guān)模式。因此，電感器電壓202的圖類似于以零伏為中心的方波。電感器電流204的圖指示了感性元件110如何在開關(guān)元件10、11閉合的同時以電流充電，以及電感器電流如何在開關(guān)元件10、11打開的同時降低。盡管已經(jīng)在前述詳細(xì)說明中給出了至少一個示例性實施例，但應(yīng)該懂得存在很多變化。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本文描述的示例性實施例絕不意圖以任何方式限制所要求保護(hù)主題的范圍、可應(yīng)用性或配置。相反，前文的具體描述將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供用于實施所述實施例的便利途徑。應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離由權(quán)利要求限定的范圍的情況下可以對元件的功能和設(shè)置做出各種改變，其包括在提交本專利申請時的已知等價物和可預(yù)見的等價物。
權(quán)利要求
1.一種電力系統(tǒng)，包括 直流(DC)接口 ； 交流(AC)接口 ； 與所述DC接口電并聯(lián)地聯(lián)接的DC母線電容； 包括多個開關(guān)元件的第一能量變換模塊； 包括多個開關(guān)元件的第二能量變換模塊； 聯(lián)接在所述第一能量變換模塊和所述第二能量變換模塊之間以提供在所述第一能量變換模塊和所述第二能量變換模塊之間的電氣隔離的隔離模塊； 聯(lián)接在所述第二能量變換模塊與所述AC接口之間的感性元件； 與所述AC接口電并聯(lián)地聯(lián)接以選擇性地短路所述AC接口的接口短路開關(guān)；以及聯(lián)接到所述第一能量變換模塊、所述第二能量變換模塊、和所述接口短路開關(guān)的控制模塊，所述控制模塊配置成 檢測指示需要對所述DC母線電容放電的條件； 致動所述接口短路開關(guān)以電短路所述AC接口 ；以及操作所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件和所述第二能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件以至少部分地對所述DC母線電容放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊操作所述第二能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件以建立包括所述感性元件的電流通路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述電流通路包括所述隔離模塊的副邊繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊以開關(guān)頻率調(diào)節(jié)所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件以交替地對所述感性元件中的電流充電和放電。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)，其特征在于 所述控制模塊交替地將所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件配置在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)； 在所述第一狀態(tài)中，所述第一能量變換模塊在第一控制時間周期建立在所述隔離模塊的原邊繞組上的所述DC母線電容的電壓；以及 在所述第二狀態(tài)中，所述第一能量變換模塊在與所述第一控制時間周期相等的第二控制時間周期用所述隔離模塊的所述原邊繞組對所述DC母線電容充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述第二能量變換模塊包括 與所述隔離模塊的第一端子聯(lián)接的第一節(jié)點； 與所述隔離模塊的第二端子聯(lián)接的第二節(jié)點； 第三節(jié)點和第四節(jié)點，所述感性元件串聯(lián)聯(lián)接在所述第三節(jié)點和第四節(jié)點之間； 在所述第一節(jié)點和所述第五節(jié)點之間聯(lián)接的第一開關(guān)元件； 在所述第五節(jié)點和所述第三節(jié)點之間聯(lián)接的第二開關(guān)元件； 在所述第四節(jié)點和第六節(jié)點之間聯(lián)接的第三開關(guān)元件； 在所述第六節(jié)點和所述第二節(jié)點之間聯(lián)接的第四開關(guān)元件； 在所述第二節(jié)點和第七節(jié)點之間聯(lián)接的第五開關(guān)元件； 在所述第三節(jié)點和所述第七節(jié)點之間聯(lián)接的第六開關(guān)元件；在所述第四節(jié)點和第八節(jié)點之間聯(lián)接的第七開關(guān)元件；以及 聯(lián)接在所述第一節(jié)點和所述第八節(jié)點之間的第八開關(guān)元件，其中，所述控制模塊閉合所述第一開關(guān)元件和所述第三開關(guān)元件，并且打開所述第二開關(guān)元件、所述第四開關(guān)元件、所述第五開關(guān)元件、所述第六開關(guān)元件、所述第七開關(guān)元件和所述第八開關(guān)元件以至少部分地對所述DC母線電容放電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述第二能量變換模塊包括 具有聯(lián)接到所述第五節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第一節(jié)點的陰極的第一二極管； 具有聯(lián)接到所述第五節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第三節(jié)點的陰極的第二二極管； 具有聯(lián)接到所述第六節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第四節(jié)點的陰極的第三二極管； 具有聯(lián)接到所述第六節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第二節(jié)點的陰極的第四二極管； 具有聯(lián)接到所述第七節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第二節(jié)點的陰極的第五二極管； 具有聯(lián)接到所述第七節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第三節(jié)點的陰極的第六二極管； 具有聯(lián)接到所述第八節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第四節(jié)點的陰極的第七二極管；以及 具有聯(lián)接到所述第八節(jié)點的陽極和聯(lián)接到所述第一節(jié)點的陰極的第八二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)，其特征在于，所述第一能量變換模塊包括 與所述隔離模塊的第三端子聯(lián)接的第九節(jié)點； 與所述隔離模塊的第四端子聯(lián)接的第十節(jié)點； 第十一節(jié)點和第十二節(jié)點，所述DC母線電容聯(lián)接在所述第十一節(jié)點和所述第十二節(jié)點上； 在所述第十節(jié)點和所述第十一節(jié)點之間聯(lián)接的第九開關(guān)元件； 在所述第十節(jié)點和所述第十二節(jié)點之間聯(lián)接的第十開關(guān)元件； 在所述第九節(jié)點和所述第十一節(jié)點之間聯(lián)接的第十一開關(guān)元件；以及在所述第九節(jié)點和所述第十二節(jié)點之間聯(lián)接的第十二開關(guān)元件，其中，所述控制模塊打開所述第九開關(guān)元件和所述第十二開關(guān)元件，并同時打開和閉合所述第十開關(guān)元件和所述第十一開關(guān)元件以至少部分地對所述DC母線電容放電。
9.一種操作電力系統(tǒng)的方法，所述電力系統(tǒng)包括直流(DC)接口、交流(AC)接口、電并聯(lián)地聯(lián)接到所述DC接口的DC母線電容、包括多個開關(guān)元件的第一能量變換模塊、包括多個開關(guān)元件的第二能量變換模塊、在所述第一能量變換模塊和所述第二能量變換模塊之間聯(lián)接以提供在所述第一能量變換模塊和所述第二能量變換模塊之間的電氣隔離的隔離模塊、和聯(lián)接在所述第二能量變換模塊和所述AC接口之間的感性元件，所述方法包括 檢測指示需要對所述DC母線電容放電的條件； 電短路所述AC接口 ； 將所述第二能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件設(shè)置為放電配置，以建立從所述隔離模塊的第一端子，經(jīng)過所述感性元件，到所述隔離模塊的第二端子的電流通路；以及 在保持所述第二能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件的所述放電配置的同時，調(diào)節(jié)所述第一能量變換模塊的所述多個開關(guān)元件中的一個或多個以交替地對所述感性元件中的電流充電和放電。
10.一種對車輛的雙向矩陣變換器的母線電容放電的方法，所述車輛具有直流(DC)能量源，所述雙向矩陣變換器包括用于所述DC能量源的DC接口、通過所述雙向矩陣變換器對所述DC能量源充電的用于AC能量源的交流(AC)接口、第一能量變換模塊、第二能量變換模塊、聯(lián)接在所述第一能量變換模塊和所述第二能量變換模塊之間的隔離模塊、聯(lián)接在所述第二能量變換模塊和所述AC接口之間的感性元件，所述方法包括 在所述AC能量源與所述AC接口斷開連接之后，電短路所述AC接口； 將所述第二能量變換模塊的多個開關(guān)元件設(shè)置為放電配置，以建立從所述隔離模塊的第一端子，經(jīng)過所述感性元件，到所述隔離模塊的第二端子的電流通路；以及 在保持所述第二能量變換模塊的所述放電配置的同時，調(diào)節(jié)所述第一能量變換模塊的 多個開關(guān)元件，以至少部分地對所述DC母線電容放電。
全文摘要
本發(fā)明提供對車輛的雙向矩陣變換器的母線電容放電的系統(tǒng)和方法。方法開始于在AC能量源與AC接口斷開連接之后，電短路變換器的AC接口。該方法繼續(xù)，將第二能量變換模塊的多個開關(guān)元件設(shè)置為放電配置中，建立從隔離模塊的第一端子，經(jīng)過感性元件，到隔離模塊的第二端子的電流通路。該方法還在保持第二能量變換模塊的放電配置的同時，調(diào)節(jié)第一能量變換模塊的多個開關(guān)元件，以至少部分地對DC母線電容放電。
文檔編號H02M1/32GK102751855SQ201210117250
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者L.A.卡尤克, M.佩里西克, R.M.蘭索姆 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司