CN102545562B - 降低电变换器中的谐波畸变的系统和方法 - Google Patents

降低电变换器中的谐波畸变的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及降低电变换器中的谐波畸变的系统和方法，提供用于使用能量转换模块输送能量的系统和方法。使用连在输入接口与输出接口之间的能量转换模块从该输入接口输送能量到该输出接口的一种示例性方法包括的步骤有，基于该输出接口处的期望输出电压和测定电压确定该输入接口的输入电压基准、基于该输入电压基准与该测定电压之比确定占空度控制值、按照受该占空度控制值影响的占空度操纵该能量转换模块的一个或多个开关元件以从该输入接口输送能量给该输出接口。

Description

降低电变换器中的谐波畸变的系统和方法
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，主题的实施例涉及采用一个或多个感应元件的能量输送系统。
背景技术
矩阵变换器可以在电动和/或混合动力汽车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。已经基于无损耗电阻模型提出前馈控制方案，这些方案造成从AC电源得到电流来产生基本上与AC能源的电压同相的DC能量（例如整功率因数）。然而，一些整功率因数前馈控制方案在从AC能源得到的电流中引起不需要那么高的谐波畸变。
发明内容
根据一个实施例，提供一种电气系统。这些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以及控制模块。该能量转换模块包括一个或多个开关元件。该控制模块构造成基于该输出接口处的期望电压和该输出接口处的测定电压确定该输入接口处的输入电压基准、基于该输入电压基准与该输出接口处的该测定电压之比确定占空度控制值以及按照受该占空度控制值影响的占空度操纵第一能量转换模块的一个或多个开关元件以输送能量给该输出接口。
根据另一实施例，提供一种方法，用于使用连在输入接口与输出接口之间的能量转换模块从该输入接口输送能量到该输出接口。该方法包括的步骤有，基于该输出接口处的期望输出电压和测定电压确定该输入接口的输入电压基准、基于该输入电压基准与该测定电压之比确定占空度控制值以及按照受该占空度控制值影响的占空度操纵能量转换模块的一个或多个开关元件以从该输入接口输送能量给该输出接口。
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、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控制模块。该控制模块构造成基于该DC接口处的期望电压确定该AC接口的输入电压基准、把该输入电压基准除以该DC接口处的瞬时电压以获得脉宽调制（PWM）占空度控制值以及按照该PWM占空度控制值操纵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；以及
连接到所述第一能量转换模块、所述输入接口和所述输出接口的控制模块，其中，所述控制模块构造成：
      基于所述输出接口处的期望电压和所述输出接口处的测定瞬时电压确定所述输入接口处的输入电压基准；
      基于所述输入电压基准与所述输出接口处的所述测定瞬时电压之比确定占空度控制值；以及
      按照受所述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，所述控制模块构造成通过把所述输入电压基准除以所述输出接口处的所述测定瞬时电压来确定所述占空度控制值。
技术方案3：如技术方案1所述的电气系统，还包括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。
技术方案4：如技术方案3所述的电气系统，还包括连接在所述输入接口与所述感应元件之间且电并联所述输入接口配置的电容元件。
技术方案5：如技术方案4所述的电气系统，其中，所述控制模块构造成：
基于所述输出接口处的所述期望电压和所述输出接口处的所述测定瞬时电压确定输入电流基准；以及
基于所述输入电流基准、通过所述感应元件的电流和通过所述电容元件的电流确定所述输入电压基准。
技术方案6：如技术方案5所述的电气系统，其中：
所述感应元件电串联连接在第一节点与所述输入接口之间；并且
所述一个或多个开关元件包括：
      连接在所述第一节点与第二节点之间的第一开关元件，所述第一开关元件构造成在合上所述第一开关元件时允许从所述第二节点到所述第一节点的电流；
      连接在所述第一开关元件与所述第二节点之间的第二开关元件，所述第二开关元件构造成在合上所述第二开关元件时允许从所述第一节点到所述第二节点的电流；
      连接在所述第一节点与第三节点之间的第三开关元件，所述第三开关元件构造成在合上所述第三开关元件时允许从所述第三节点到所述第一节点的电流；
      连接在所述第三开关元件与所述第三节点之间的第四开关元件，所述第四开关元件构造成在合上所述第四开关元件时允许从所述第一节点到所述第三节点的电流；
      连接在第四节点与所述第三节点之间的第五开关元件，所述第四节点连接到所述输入接口，并且所述第五开关元件构造成在合上所述第五开关元件时允许从所述第四节点到所述第三节点的电流；
      连接在所述第五开关元件与所述第四节点之间的第六开关元件，所述第六开关元件构造成在合上所述第六开关元件时允许从所述第三节点到所述第四节点的电流；
      连接在所述第四节点与所述第二节点之间的第七开关元件，所述第七开关元件构造成在合上所述第七开关元件时允许从所述第四节点到所述第二节点的电流；以及
      连接在所述第七开关元件与所述第四节点之间的第八开关元件，所述第八开关元件构造成在合上所述第八开关元件时允许从所述第二节点到所述第四节点的电流。
技术方案7：如技术方案1所述的电气系统，还包括：
连接到所述输出接口的第二能量转换模块；以及
连接在所述第一能量转换模块与所述第二能量转换模块之间的隔离模块，所述隔离模块在所述第一能量转换模块与所述第二能量转换模块之间提供电流隔离。
技术方案8：如技术方案7所述的电气系统，其中，所述第一能量转换模块包括矩阵转换模块。
技术方案9：如技术方案8所述的电气系统，还包括电串联连接在所述输入接口与所述矩阵转换模块之间的感应元件，其中，所述矩阵转换模块包括：
连接到所述感应元件的第一节点；
连接到所述输入接口的第二节点；
第三节点；
第四节点；
连接在所述第一节点与所述第三节点之间的第一开关元件，所述第一开关元件构造成在合上所述第一开关元件时允许从所述第三节点到所述第一节点的电流；
连接在所述第一开关元件与所述第三节点之间的第二开关元件，所述第二开关元件构造成在合上所述第二开关元件时允许从所述第一节点到所述第三节点的电流；
连接在所述第一节点与所述第四节点之间的第三开关元件，所述第三开关元件构造成在合上所述第三开关元件时允许从所述第四节点到所述第一节点的电流；
连接在所述第三开关元件与所述第四节点之间的第四开关元件，所述第四开关元件构造成在合上所述第四开关元件时允许从所述第一节点到所述第四节点的电流；
连接在所述第二节点与所述第四节点之间的第五开关元件，所述第五开关元件构造成在合上所述第五开关元件时从所述第二节点到所述第四节点的电流；
连接在所述第五开关元件与所述第二节点之间的第六开关元件，所述第六开关元件构造成在合上所述第六开关元件时允许从所述第四节点到所述第二节点的电流；
连接在所述第二节点与所述第三节点之间的第七开关元件，所述第七开关元件构造成在合上所述第七开关元件时允许从所述第二节点到所述第三节点的电流；以及
连接在所述第七开关元件与所述第二节点之间的第八开关元件，所述第八开关元件构造成在合上所述第八开关元件时允许从所述第三节点到所述第二节点的电流。
技术方案10：如技术方案9所述的电气系统，其中：
所述隔离模块包括连接在所述第三节点与所述第四节点之间的第一组绕组和连接到所述第二能量转换模块的第二组绕组，所述第二组绕组磁性地耦合到所述第一组绕组；并且
所述控制模块构造成操纵所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件、所述第四开关元件、所述第五开关元件、所述第六开关元件、所述第七开关元件和所述第八开关元件以按照对应于所述占空度控制值的占空度输送能量给所述输出接口。
技术方案11：一种方法，用于使用连接在输入接口与输出接口之间的能量转换模块从所述输入接口输送能量到所述输出接口，所述能量转换模块包括与感应元件相连的一个或多个开关元件，所述方法包括：
基于所述输出接口处的期望输出电压和测定电压确定所述输入接口的输入电压基准，所述测定电压对应于所述输出接口处的瞬时电压；
基于所述输入电压基准与所述测定电压之比确定占空度控制值；以及
按照受所述占空度控制值影响的占空度操纵所述一个或多个开关元件以从所述输入接口输送能量给所述输出接口。
技术方案12：如技术方案11所述的方法，其中，确定所述占空度控制值包括把所述输入电压基准除以所述测定电压，所述占空度对应于1减去所述占空度控制值。
技术方案13：如技术方案11所述的方法，所述输入接口包括连接到交流电AC能源的AC接口，所述输出接口包括连接到直流电DC能源的DC接口，其中：
确定所述输入电压基准包括基于所述DC接口处的所述期望输出电压和瞬时电压确定AC输入电压基准；并且
确定所述占空度控制值包括把所述AC输入电压基准除以所述DC接口处的所述瞬时电压。
技术方案14：如技术方案13所述的方法，其中，确定所述AC输入电压基准包括：
基于所述期望输出电压的平方与所述DC接口处的所述瞬时电压的平方的差值确定输出能量误差；
基于所述输出能量误差确定AC输入电压误差；以及
把所述AC输入电压误差与所述AC接口处的测定电压相加。
技术方案15：如技术方案14所述的方法，其中：
感应器电串联连接在所述AC接口与所述能量转换模块之间；
电容器在所述AC接口与所述感应器之间电并联于所述AC接口；并且
确定所述AC输入电压误差包括：
      基于所述输出能量误差确定AC输入电流基准；
      基于所述AC输入电流基准与通过所述电容器的测定电流之间的差值确定感应器电流基准；
      基于所述感应器电流基准和通过所述感应器的测定电流确定感应器电流误差；以及
      把所述感应器电流误差转换成所述AC输入电压误差。
技术方案16：如技术方案13所述的方法，所述占空度对应于1减去所述占空度控制值，其中，按照所述占空度操纵所述一个或多个开关元件以从所述输入接口输送能量到所述输出接口包括：
确定PWM指令信号，用于操纵所述一个或多个开关元件以从所述AC能源输送能量给所述DC能源，持续切换间隔的百分比，所述百分比等于所述占空度；以及
按照所述PWM指令信号操纵所述一个或多个开关元件。
技术方案17：一种电气系统，包括：
直流电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；
连在所述DC接口与所述第一组绕组之间的第一能量转换模块；
与所述第二组绕组相连的第二能量转换模块，所述第二能量转换模块包括多个开关；
连在所述第二能量转换模块与所述AC接口之间的感应元件；以及
与所述第二能量转换模块相连的控制模块，其中，所述控制模块构造成：
      基于所述DC接口处的期望电压确定所述AC接口的输入电压基准；
      把所述输入电压基准除以所述DC接口处的瞬时电压以获得脉宽调制PWM占空度控制值；以及
      按照所述PWM占空度控制值操纵所述第二能量转换模块的所述多个开关。
技术方案18：如技术方案17所述的电气系统，其中，所述控制模块构造成：
基于所述DC接口处的所述期望电压和所述DC接口处的所述瞬时电压确定输出能量误差；
基于所述输出能量误差确定AC输入电压误差；以及
把所述AC输入电压误差加到所述AC接口处的测定电压上以获得所述AC接口的所述输入电压基准。
技术方案19：如技术方案18所述的电气系统，还包括连接在所述AC接口与所述感应元件之间的电容元件，所述电容元件电并联所述AC接口配置，其中，所述控制模块构造成：
基于所述输出能量误差确定AC输入电流基准；
基于所述AC输入电流基准与通过所述电容元件的测定电流之间的差值确定感应器电流基准；
基于通过所述感应元件的测定电流与所述感应器电流基准之间的差值确定感应器电流误差；以及
把所述感应器电流误差转换成所述AC输入电压误差。
技术方案20：如技术方案17所述的电气系统，其中，所述第二能量转换模块包括矩阵转换模块。
提供这个概要以用简化形式介绍原理的选择，这些原理在下面的详细说明中进一步说明。这个概要不是企图确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不是企图用作确定所要求保护主题的范围的帮助。
附图说明
通过参考结合下列附图所考虑的详细说明和权利要求书可以得出对本主题更完整的理解，其中，在所有附图中，相同的附图标记代表相似的元件。
图1是根据一种实施例的适于用在车辆中的电气系统的示意图；
图2是根据一个实施例的适于与图1的电气系统一起使用的控制系统的框图；和
图3是根据一个实施例的适于与图1的电气系统一起使用的控制过程的流程图。
具体实施方式
下列详细说明本质上仅仅是说明性的，并且不意图限制主题的实施例或这些实施例的应用和用途。这里使用的字词"示例性"意味着"用作范例、例子或实例"。这里描述的作为示例性的任何实施不一定要看作比其它实施更优选或有利。而且，不意图受到前述技术领域、背景技术、发明内容或下列详细说明中存在的明示或暗示理论的限制。
这里论述的技术和原理总体上涉及能够输送能量从交流电（AC）接口到直流电（DC）接口且在AC接口处的总谐波畸变为低的电变换器。如下文更详细描述的，一种前馈控制方案用来基于该DC接口处的期望输出电压和该DC接口处的测定电压确定用于该AC接口处的输入电压的输入电压基准，并且基于该输入电压基准与该DC接口处的测定电压之比确定用于操纵该电变换器的脉宽调制（PWM）占空度控制值。在一个示例性实施例中，测定电压对应于DC接口处的电压的瞬时值，在当前PWM循环期间的特定时间瞬间内采样、测量或以其它方式获得该瞬时值，其中，该PWM占空度控制值支配下一PWM循环期间的电变换器的工作。因此，DC接口处的测定瞬时DC电压的谐波分量有效地最小化AC接口处的总谐波畸变。
图1描述适于用在车辆例如电动和/或混合动力车辆中的电气系统100（或者充电系统、充电器或充电模块））的一个示例性实施例。电气系统100包括但无限制，第一接口102、第一能量转换模块104、隔离模块106、第二能量转换模块108、感应元件110、电容元件112、第二接口114和控制模块116。第一接口102通常代表连接电气系统100到DC能源118的物理接口（例如端子、接线器等等），第二接口114通常代表用于连接电气系统100到AC能源120的物理接口（例如端子、接线器等等）。因此，为了方便起见，第一接口102可以在这里称作DC接口，第二接口114可以在这里称作AC接口。在一个示例性实施例中，控制模块116与能量转换模块104、108相连并且操纵能量转换模块104、108从AC能源120输送能量到DC能源118以在DC接口102处获得期望DC输出电压（V REF ），如下文更详细描述的。
在一个示例性实施例中，DC能源118（或者储能源或ESS）能够从电气系统100接收特定DC电压电平（用箭头160表示）的直流电（用箭头150表示）。根据一个实施例，DC能源118实现为可充电高电压电池组，其具有从约200至约500伏DC的额定DC电压范围。在这点上，DC能源118可以包括用于车辆中的另一电气系统和/或电动机的初级能源。例如，DC能源118可以与构造成提供电压和/或电流到该电动机的功率变换器相连，该电动机随后可以接合变速器以传统方式驱动车辆。在其它实施例中，DC能源118可以实现为蓄电池、超级电容器或别的适当的储能元件。
AC能源120（或电源）构造成提供特定AC电压电平（用箭头180表示）的AC电流（用箭头170表示）给电气系统100并且可以实现为电力电网内的（例如市电或网电）的用于大厦、住宅或别的建筑物的主电源或主电气系统。根据一个实施例，AC能源120包括单相电源，像大多数住宅建筑常用的，它根据地理区而变化。例如，在美国，AC能源120可以实现为60赫兹的120伏（RMS）或240伏（RMS），而在其它区域，AC能源120可以实现为50赫兹的110伏（RMS）或220伏（RMS）。在替代实施例中，AC能源120可以实现为适合与电气系统100一起工作的任何AC能源。
如下文更详细描述的，DC接口102与第一能量转换模块104相连，AC接口114经由感应元件110与第二能量转换模块108相连。隔离模块106连接在能量转换模块104、108之间，并且在这两个能量转换模块104、108之间提供电流隔离。控制模块116与能量转换模块104、108相连并且操纵第二能量转换模块108把来自AC能源120的能量转换成穿过隔离模块106的高频率能量，然后由能量转换模块104转换成DC接口102处的DC能量。应当理解，尽管为了解释，本主题可以在这里描述成电网到车辆应用的情况（例如AC能源120输送能量给DC能源118），但是在其它实施例中，这里描述的主题可以实施和/或用在车辆到电网应用中（例如DC能源118输送能量给AC接口114和/或AC能源120）。为了方便起见，但不是限制，AC接口114可以在这里可替代地称作输入接口，DC接口102可以在这里可替代地称作输出接口。
为了给DC能源118输送能量（或充电），第一能量转换模块104在节点122、124处把高频率能量转换成DC能量，在DC接口102处提供给DC能源118。在这点上，当转换高频率AC能量成DC能量时，第一能量转换模块104操作成整流器。在该所示实施例中，第一能量转换模块104包括四个开关元件9-12，每个开关元件具有与相应的开关元件反并联配置的二极管29-32以适应双向能量输送。如图所示，电容器126与DC接口102两端电并联配置以减小DC接口102处的电压脉动，这将是本领域懂得的。
在一个示例性实施例中，开关元件9-12是晶体管，并且可以使用任何适当的半导体晶体管开关实现，例如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、场效应晶体管（例如MOSFET等等）或本领域中已知的任何其它类似的装置。这些开关和二极管是反并联的，意味着开关和二极管是极性颠倒或相反的电并联。这个反并联配置允许在单向阻塞电压的同时获得双向电流，这将是本领域懂得的。在这个配置中，通过这些开关的电流方向与通过相应的二极管的容许电流的方向相反。这些反并联的二极管连接在每个开关的两端以提供到DC能源118的电流的通道用于在相应的开关断开时对DC能源118充电。
在该所示实施例中，开关9连在DC接口102的节点128与节点122之间并且构造成在开关9合上时提供从节点128到节点122的电流通道。二极管29连在节点122与节点128之间并且构造成提供从节点122到节点128的电流通道（例如，二极管29反并联到开关9）。开关10连在DC接口102的节点130与节点122之间并且构造成在开关10合上时提供从节点122到节点130的电流通道，而二极管30连在节点122与节点130之间并且构造成提供从节点130到节点122的电流通道。以类似的方式，开关11连在节点128与节点124之间并且构造成在开关11合上时提供从节点128到节点124的电流通道，二极管31连在节点124与DC接口102之间并且构造成提供从节点124到节点128的电流通道，开关12连在节点130与节点124之间并且构造成在开关12合上时提供从节点124到节点130的电流通道，二极管32连在节点124与DC接口102之间并且构造成提供从节点130到节点124的电流通道。
在一个示例性实施例中，第二能量转换模块108便于从AC能源120和/或感应元件110到隔离模块106的电流（或能量）的流动。在该所示实施例中，第二能量转换模块108实现为前端单相矩阵转换模块，其包括八个开关元件1-8，每个开关元件具有与相应的开关元件反并联配置的二极管21-28，与上面关于第一能量转换模块104的陈述类似。为了方便起见，但不是限制，第二能量转换模块108可以在这里可替代地称作矩阵转换模块。如下文更详细描述的，控制模块116根据PWM占空度控制值调节（例如断开和/或合上）矩阵转换模块108的开关1-8以在节点134、136处产生高频率电压，这得到流向DC接口102和/或DC能源118的用来在DC接口102处获得期望输出电压的电力潮流。
在图1所示实施例中，第一对开关1、2和二极管21、22连接在节点132与节点134之间，第一对开关和反并联二极管（例如开关1和二极管21）配置成极性与第二对开关和反并联二极管（例如开关2和二极管22）的相反。这样，当开关1合上、接通或以其它方式触发且节点134处的电压比节点132处的电压正得更多时，开关1和二极管22构造成提供从节点134通过开关1和二极管22到节点132的电流通道。当开关2合上、接通或以其它方式触发且节点132处的电压比节点134处的电压正得更多时，开关2和二极管21构造成提供从节点132通过开关2和二极管21到节点134的电流通道。以类似的方式，第二对开关3、4和二极管23、24连接在节点136与节点138之间，第三对开关5、6和二极管25、26连接在节点132与节点136之间，第四对开关7、8和二极管27、28连接在节点134与节点138之间。
在所示实施例中，开关1、3、5和7包括能够在通过感应元件110的电流沿负方向流动（例如i L <0）时对从节点138到节点132的通过感应元件110（i L ）的电流（用箭头190表示）整流换向的第一组开关，开关2、4、6和8包括能够在通过感应元件110的电流沿正方向流动（例如i L >0）时使从节点132到节点138的通过感应元件110的电流整流换向的第二组开关，如下文更详细描述的。换句话说，开关1、3、5、7能够传导沿负方向流动通过感应元件110的电流（例如i L <0）的至少一部分，开关2、4、6、8能够传导沿正方向流动通过感应元件110的电流（例如i L >0）的至少一部分。这里使用的"整流换向"应当理解为使通过感应元件110的电流循环通过矩阵转换模块108的开关和二极管从而使通过感应元件110的电流的流动不中断的过程。
在一个示例性实施例中，隔离模块106包括连接在第一能量转换模块104的节点122、124之间的第一组绕组144和连接在节点134、136之间的第二组绕组146。为了解释，绕组146可以在这里涉及包括初级绕组级（或初级绕组），绕组144可以在这里涉及包括次级绕组级（或次级绕组）。绕组144、146提供以传统方式磁性地耦合形成变压器的感应元件，这将是本领域懂得的。在一个示例性实施例中，隔离模块106实现为高频率变压器。在这点上，隔离模块106包括为高频率例如能量转换模块104、108的开关的切换频率（例如50千赫兹）下的特定功率电平设计的变压器，引起变压器的实际尺寸比为较低频率例如AC能源120的频率（例如市电频率）下的相同功率电平设计的变压器更小。
在一个示例性实施例中，感应元件110实现为电串联配置地在矩阵转换模块108的节点132与AC接口114的节点140之间的感应器。因此，为了方便起见，但不是限制，感应元件110在这里称作感应器。在电气系统100的工作期间，感应器110用作高频率电感储能元件。电容元件112实现为连接在AC接口114的节点140与节点142之间的电容器，也就是说，电容器112电平行于AC接口114配置。电容器112和感应器110配合构造成提供高频率滤波器以最小化由调节开关1-8所引起的AC接口114处的电压脉动。
控制模块116通常代表构造成操纵和/或调节能量转换模块104、108的开关以获得从AC能源120到DC能源118的期望电力潮流的硬件、固件和/或软件。依靠这个实施例，可以用通用处理机、微处理器、微控制器、按内容寻址存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任何适当的可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或这些的任何组合实施或实现控制模块116，设计成支持和/或执行本文描述的功能。
在电网到车辆应用的正常工作期间，控制模块116确定控制矩阵转换模块108的开关1-8的定时和占空度的PWM指令信号以在隔离模块106的初级绕组146的两端产生高频率AC电压。初级绕组146两端的高频率AC电压感应生成次级绕组144两端的节点122、124处的电压，这引起期望电流流向DC接口102进行充电或以其它方式输送能量给DC能源118。如下文更详细描述的，控制模块116产生PWM占空度控制值，其影响、支配或以其它方式控制开关1-8的占空度以在切换间隔（例如切换频率的倒数）期间实现合适的切换模式。在切换间隔（或PWM循环）期间，控制模块116轮流地操纵开关1-8以使节点132、138实际上短路，好在操纵开关1-8以释放感应器110的储能和/或电压（可替代地，逆程电压）之前循环能量通过矩阵转换模块108以施加电压到感应器110的两端。逆程电压和AC接口114处的输入电压180之和施加给隔离模块106的初级绕组146，得到向节点122、124和/或DC能源118的电力输送。这样，控制模块116操纵矩阵转换模块108的开关1-8，以轮流地循环能量通过感应器110好输送能量给DC接口102。如下文更详细描述的，矩阵转换模块108输送能量给DC接口102的切换间隔（或PWM循环）的百分比对应于相应的切换间隔期间的矩阵转换模块108的占空度。
在一个示例性实施例中，控制模块116获得或以其它方式监测通过感应器110的电流190（例如由电串联到感应器110的电流传感器得到的测定感应器电流（i L ））、通过电容器112的电流（用箭头185表示）（例如由电串联到电容器112的电流传感器得到的测定电容器电流（i CAP ））、AC接口114处的输入电压180和DC接口102处的输出电压160，并且实施前馈控制系统以确定用于操纵矩阵转换模块108的开关1-8的PWM占空度控制值，如下文更详细描述的。在一个示例性实施例中，控制模块116获得感应器电流（i L ）、电容器电流（i CAP ）、输入接口114处输入电压（Ｖ AC ）和输出接口102处输出电压（V DC ）的测定瞬时值，这些是在当前PWM循环期间的特定时间瞬间采样、测量或以其它方式获得的，其中，控制模块116确定的PWM占空度控制值支配下一PWM循环期间的电变换器的工作。
应当理解，图1是为了解释而给出的电气系统100的简化表示，并且无论如何不企图限制本文所述主题的范围或适用性。因此，虽然图1描述电路元件和/或端子之间的直接电连接，但是替代实施例可以采用插入电路元件和/或部件，同时以基本上相同的方式运行。另外，虽然电气系统100在这里是在车辆的矩阵转换模块108的情况下描述的，但是本主题不意图限制在车辆和/或汽车应用，并且这里描述的主题可以实施在利用能量转换模块使用开关元件传递能量的其它应用中或者利用前馈控制方案通过把输入接口模拟成无损耗电阻而获得功率因数补偿的其它电气系统中。
图2描述适于被图1的控制模块116使用的前馈控制系统200的示例性实施例。控制系统200构造成确定用于操纵矩阵转换模块108的PWM占空度控制值（U）以提供在DC接口102处的期望DC输出电压（V REF ）。在一个示例性实施例中，前馈控制系统200包括构造成基于第一输入端204处的期望能量输出与第二输入端206处的测定能量输出之间的差值产生输出能量误差值的第一求和框202。在一个示例性实施例中，基于期望DC输出电压（V REF ）例如通过使期望DC输出电压平方（V 2 REF ）计算或以其它方式确定DC接口102处的期望能量输出，并且基于测定瞬时输出电压（V DC ）例如通过使测定瞬时输出电压平方（V 2 DC ）计算或以其它方式确定DC接口102处的测定能量输出。输出能量误差值提供给功率调节框208的输入。功率调节框208产生期望AC输入功率基准值用于基于输出能量误差值产生DC接口102处的期望DC输出功率。
在所示实施例中，期望AC输入功率基准值提供给电流转换框210，其把期望AC输入功率基准值转换成代表着AC接口114处的用于产生期望AC输入功率必需的AC电流的AC输入电流基准值。AC输入电流基准值对应于AC接口114处的AC输入电流，其基本上与AC接口114处的AC输入电压180同相以提供大致整功率因数，同时产生期望AC输入功率。在一个示例性实施例中，电流转换框210通过用AC接口114处的测定AC电压180除以AC接口114处的均方根（RMS）电压的平方乘上AC输入功率基准值产生或以其它方式确定AC输入电流基准值。
在所示实施例中，第二求和框212构造成基于测定感应器电流（i L ）与感应器电流基准值之间的差值产生或以其它方式提供感应器电流误差值。在一个示例性实施例中，第二求和框212估计或以其它方式确定感应器电流基准值为AC输入电流基准值与输入端216处接收的测定电容器电流（i CAP ）之间的差值。第二求和框212从输入端214处接收的测定感应器电流（i L ）中减去感应器电流基准值以产生或以其它方式获得感应器电流误差值，并且提供这个感应器电流误差值给增益框218，该增益框218使感应器电流误差值乘上增益系数以转变或以其它方式转换感应器电流误差值为AC输入电压误差值。第三求和框220构造成通过把AC输入电压误差值加上在输入端222处提供的AC接口114处测定AC电压（Ｖ AC ）来产生AC输入电压基准值。
在所示实施例中，控制系统200包括除法框224，其构造成把来自第三求和框220输出端的AC输入电压基准值除以输入端226处提供的测定瞬时输出电压（V DC ）以在输出端228处获得PWM占空度控制值（U）。PWM占空度控制值（U）支配用于在下一PWM循环（或切换间隔）期间操纵矩阵转换模块108的占空度（d），这又支配矩阵转换模块108的开关1-8的相应定时和占空度用于实现期望切换模式。PWM占空度控制值是0与1之间的数值，等于1减去占空度（U=1-d），或者，占空度等于1减去PWM占空度控制值（d=1-U）。这样，占空度受PWM占空度控制值的影响。在一个示例性实施例中，AC输入电压基准值除以DC接口102处的DC电压160的测定瞬时值，也就是在当前PWM循环（或当前切换间隔）期间测量或以其它方式获得的最近采样的输出电压160。在这点上，DC接口102处的输出电压160包括DC电压分量和第二谐波AC输入频率下的AC电压分量，例如，对于与AC接口114相连的60赫兹AC能源120，DC电压有叠加的120赫兹AC电压。因此，使用测定瞬时DC输出电压（V DC ）来确定输出能量误差值（例如通过提供输入端206处的测定DC输出电压的平方）引入了由AC输入电压误差值反映出的谐波分量，这得到了在第三求和框220的输出端处的包含谐波分量的AC输入电压基准值。AC输入电压误差值除以也包含谐波分量的测定瞬时DC输出电压（V DC ）有效地解除或以其它方式消除谐波分量对PWM占空度控制值（U）的影响。因此，减小AC接口114处的总谐波畸变。
现在参照图3，在一个示例性实施例中，电气系统可以构造成执行控制过程300和下述的附加任务、功能及操作。可以由软件、硬件、固件或它们的任意组合来执行各种任务。为了说明的目的，下列描述可以参考上文连同图1-2所提及的元件。在实践中，这些任务、功能和操作可以由所述系统的不同元件例如控制模块116、控制系统200和/或矩阵转换模块108来执行。应当意识到，任何数量的附加或替换任务可以包含在内，并且可以并入具有本文未详细描述的附加功能的更全面的程序或过程中。
参照图3，并且继续参照图1-2，在一个示例性实施例中，响应于控制模块116以固定定时间隔产生或以其它方式收到的中断请求执行控制过程300。例如，根据一个实施例，控制模块116每隔20微秒接收中断信号，这促使控制模块116执行控制过程300。控制过程300预置或开始于获得针对输入接口处的输入电压、输出接口处的输出电压、通过电容器的电流和通过感应器的电流的测定值（任务302、304、306、308）。在这点上，控制模块116和/或控制系统200获得针对AC接口114处的输入电压180、DC接口102处的输出电压160、通过电容器112的电流185和通过感应器110的电流190的瞬时值，采取的手段是采样、传感或以其它方式测量当前PWM循环（或切换间隔）期间的相应值，得到测定AC输入电压（V AC ）、测定DC输出电压（V DC ）、测定电容器电流（i CAP ）和测定感应器电流（i L ）。
在一个示例性实施例中，控制过程300继续识别或以其它方式确定输出接口处用于充电系统的期望输出电压（任务310）。例如，根据一个实施例，控制模块116可以响应于从与DC能源118有关的控制器（例如蓄电池控制器）接收表明期望DC输出电压（V REF ）的指令信号识别DC接口102处的DC输出电压160的期望值（V REF ）。在另一实施例中，控制模块116可以是预配置的或以其它方式假定期望DC输出电压将总是等于恒值（例如用于DC能源118的预期或期待电压）。
在识别DC接口处的期望电压之后，控制过程300继续基于输出接口处的期望输出电压确定输入接口处的输入电压的输入电压基准（任务312）。如上所述，在一个示例性实施例中，控制模块116和/或控制系统200基于期望DC输出电压的平方（V 2 REF ）与测定DC输出电压的平方（V 2 DC ）之间的差值确定输出能量误差值，并且基于输出能量误差值生成用于产生DC接口102处的期望电压（V REF ）的期望输入功率基准值。控制模块116和/或控制系统200把期望输入功率基准值转换成AC输入电流基准值，从AC输入电流基准值中减去测定电容器电流（i CAP ）以获得感应器电流基准值，并且从测定感应器电流（i L ）中减去感应器电流基准值以获得感应器电流误差值。控制模块116和/或控制系统200把感应器电流误差值乘上增益系数以转变或以其它方式转换感应器电流误差值为AC输入电压误差值，把AC输入电压误差值加到测定AC输入电压（V AC ）上以获得AC输入电压基准值。本领域将意识到，可以选择或以其它方式选取增益系数以提供用于控制系统200的期望带宽。
在一个示例性实施例中，控制过程300继续基于输入电压基准与输出接口处的测定瞬时输出电压之比确定用于操纵矩阵转换模块的PWM占空度控制值（任务314）。在这点上，在一个示例性实施例中，控制模块116和/或控制系统200确定用于操纵矩阵转换模块108的PWM占空度控制值（U），采取的手段是把AC输入电压基准值除以测定DC输出电压（V DC ），也就是当前PWM循环（或切换间隔）期间获得的DC接口102处的输出电压160的瞬时值，以获得下一PWM循环的PWM占空度控制值（U）。
控制过程300继续基于矩阵转换模块的PWM占空度控制值确定用于操纵矩阵转换模块的开关的PWM指令信号和根据PWM指令信号操纵矩阵转换模块的开关（任务316、318）。在这点上，控制模块116确定下一PWM循环期间用于操纵开关1-8的PWM指令信号，从而在下一PWM循环期间，矩阵转换模块108以等于1减去PWM占空度控制值（d=1-U）的占空度（d）从AC接口114输送能量到DC接口102。在下一PWM循环期间，控制模块116根据PWM指令信号操纵矩阵转换模块108的开关1-8从AC接口114输送能量到DC接口102，持续的PWM循环的百分比对应于占空度（d）。在这点上，控制模块116操纵矩阵转换模块108的开关1-8以循环或以其它方式环流感应器电流通过矩阵转换模块108而不输送能量给DC接口102，持续的PWM循环的百分比对应于PWM占空度控制值（U）。
例如，再次参照图1，当AC接口114处的电压为正时，控制模块116同时合上（或接通）开关2、4、6和8以循环或以其它方式环流感应器电流（i L ）通过矩阵转换模块108，持续的第一时间段（t 1）对应于PWM循环的第一部分。开关2和6以及二极管21和25都传导节点132处的感应器电流（i L ）的至少一部分，开关8和4以及二极管27和23都传导分别流过开关2和6以及二极管21和25的感应器电流的一部分到节点138。控制模块116随后打开（或断开）开关6和8，同时保持开关2和4处于合上状态以从节点132传导感应器电流（i L ）通过初级绕组146到节点138并且在初级绕组146的两端施加电压，由此输送能量到DC接口102（经由次级绕组144和能量转换模块104），持续的第二时间段（t 2）对应于PWM循环的第二部分。控制模块116然后同时合上（或接通）开关2、4、6和8以循环或以其它方式环流感应器电流（i L ）通过矩阵转换模块108，持续的第三时间段（t 3）对应于PWM循环的第三部分。控制模块116随后打开（或断开）开关2和4，同时保持开关6和8处于合上状态以从节点132传导感应器电流（i L ）通过初级绕组146到节点138并且在初级绕组146的两端施加电压，由此输送能量到DC接口102（经由次级绕组144和能量转换模块104），持续的第四时间段（t 4）对应于PWM循环的剩余部分。这四个时间段的总和对应于PWM循环的持续时间，其中，第一时间段与第三时间段的总和除以这四个时间段的总和对应于PWM占空度控制值（例如                                                ），第二时间段与第四时间段的总和除以这四个时间段的总和对应于占空度（例如）。
反之，当AC接口114处的电压为负时，控制模块116同时合上（或接通）开关1、3、5和7以循环或以其它方式环流感应器电流（i L ）通过矩阵转换模块108，持续第一时间段（t 1）。控制模块116随后打开（或断开）开关5和7，同时保持开关1和3处于合上状态以从节点138传导感应器电流（i L ）通过初级绕组146到节点132并且在初级绕组146的两端施加电压，由此输送能量到DC接口102（经由次级绕组144和能量转换模块104），持续第二时间段（t 2）。控制模块116然后同时合上（或接通）开关1、3、5和7以循环或以其它方式环流感应器电流（i L ）通过矩阵转换模块108，持续第三时间段（t 3），并且随后打开（或断开）开关1和3，同时保持开关5和7处于合上状态以从节点138传导感应器电流（i L ）通过初级绕组146到节点132并且在初级绕组146的两端施加电压，由此输送能量到DC接口102（经由次级绕组144和能量转换模块104），持续第四时间段（t 4）。如上文陈述的，这四个时间段的总和对应于PWM循环持续时间，其中，第一时间段与第三时间段的总和与PWM循环持续时间之比对应于PWM占空度控制值（U），并且第二时间段与第四时间段的总和与PWM循环持续时间之比对应于占空度（d）。
再次参照图3，控制过程300可以在电气系统100的整个工作期间重复以产生DC接口102处的期望DC输出电压。在这点上，当在一个PWM循环期间按照占空度（d）操纵矩阵转换模块108输送能量到DC接口102时，控制模块116和/或控制系统200重复控制过程300以确定用于下一PWM循环的PWM占空度控制值（U），等等。
简短概述的话，上述系统和/或方法的一个优点在于，可以利用前馈控制系统操纵矩阵转换模块以获得期望DC输出电压，同时获得大致整功率因数和AC输入处的低的总谐波畸变。如上所述，DC输出电压的测定瞬时值（与平均DC输出电压相反）用于确定PWM占空度控制值，这又降低AC输入接口处的总谐波畸变。
为了简短起见，本文可能不详细描述与电能和/或功率转换、充电系统、功率变换器、脉宽调制（PWM）以及系统（和系统的各个操作部件）的其它功能方面相关的传统技术。此外，本文包含的各个图中示出的连接线用来代表各个元件之间的示例性功能关系和/或物理连接。应当注意，在本主题的实施例中可以存在许多替代的或附加的功能关系或物理连接。
上文描述涉及"连通"或"连接"在一起的元件或节点或特征。除非另外特意指出，本文使用的"连通"指的元件/节点/特征直接连接到（或直接通讯）另一元件/节点/特征，并且不一定是机械地。同样地，除非另外特意指出，"连接"指的元件/节点/特征直接或间接地连接到（或直接或间接地通讯）另一元件/节点/特征，并且不一定是机械地。因此，虽然这些图可能描述元件的示例性布置或电路元件之间的直接电连通，但是附加的介入元件、装置、器件或部件可以存在于所述主题的实施例中。此外，这里也可以使用某些术语仅仅为了作参考，因此不用作限制。涉及结构的措词"第一"、"第二"及其它这种数值项不暗示序列或顺序，除非上下文明显地指出。
本文使用的"节点"意味着任何内部或外部基准点、连接点、交点、信号线、导电元件等等，在这个位置出现给定的信号、逻辑级、电压、数据模式、电流或参量。此外，可以通过一个物理元件实现两个或更多节点（并且，能够多路传输、调制或以其它方式区别两个或更多信号，尽管是在同一节点接收或输出）。
这里可以从功能和/或逻辑框部件的角度描述技术和工艺，并且参照对操作、处理任务和可以由各个计算部件或设备执行的功能的符号表示。应当意识到，图中示出的各个框部件可以通过构造成执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，系统或部件的一个实施例可以采用各种集成电路元件，例如存储元件、数字信号处理元件、逻辑元件、对照表等等，它们可以在一个或多个微处理器或其它控制设备的控制下执行各种功能。
尽管在前面详细描述中已经给出了至少一种示例性实施例，但应当意识到，还存在许许多多的变形。还应当意识到，本文描述的这个示例性实施例或这些实施例都不意图以任何方式限制本所要求保护主题的范围、适用性或配置。相反地，前面的详细描述是给本领域技术人员提供了实施所描述的这个实施例或这些实施例的便利路径。应当理解，在不脱离权利要求所限定的范围的情况下，可以对元件的功能和布置做出多种改变，这个范围包括在提交本专利申请时的已知等同和可预见等同。

Claims (18)

1.一种降低电变换器中的谐波畸变的系统，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；以及
连接到所述第一能量转换模块、所述输入接口和所述输出接口的控制模块，其中，所述控制模块构造成：
      基于所述输出接口处的期望电压和所述输出接口处的测定瞬时电压确定所述输入接口处的输入电压基准；
      基于所述输入电压基准与所述输出接口处的所述测定瞬时电压之比确定占空度控制值；以及
      按照受所述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，
其中所述占空度对应于1减去所述占空度控制值。
2.如权利要求1所述的系统，还包括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。
3.如权利要求2所述的系统，还包括连接在所述输入接口与所述感应元件之间且电并联所述输入接口配置的电容元件。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制模块构造成：
基于所述输出接口处的所述期望电压和所述输出接口处的所述测定瞬时电压确定输入电流基准；以及
基于所述输入电流基准、通过所述感应元件的电流和通过所述电容元件的电流确定所述输入电压基准。
5.如权利要求4所述的系统，其中：
所述感应元件电串联连接在第一节点与所述输入接口之间；并且
所述一个或多个开关元件包括：
      连接在所述第一节点与第二节点之间的第一开关元件，所述第一开关元件构造成在合上所述第一开关元件时允许从所述第二节点到所述第一节点的电流；
      连接在所述第一开关元件与所述第二节点之间的第二开关元件，所述第二开关元件构造成在合上所述第二开关元件时允许从所述第一节点到所述第二节点的电流；
      连接在所述第一节点与第三节点之间的第三开关元件，所述第三开关元件构造成在合上所述第三开关元件时允许从所述第三节点到所述第一节点的电流；
      连接在所述第三开关元件与所述第三节点之间的第四开关元件，所述第四开关元件构造成在合上所述第四开关元件时允许从所述第一节点到所述第三节点的电流；
      连接在第四节点与所述第三节点之间的第五开关元件，所述第四节点连接到所述输入接口，并且所述第五开关元件构造成在合上所述第五开关元件时允许从所述第四节点到所述第三节点的电流；
      连接在所述第五开关元件与所述第四节点之间的第六开关元件，所述第六开关元件构造成在合上所述第六开关元件时允许从所述第三节点到所述第四节点的电流；
      连接在所述第四节点与所述第二节点之间的第七开关元件，所述第七开关元件构造成在合上所述第七开关元件时允许从所述第四节点到所述第二节点的电流；以及
      连接在所述第七开关元件与所述第四节点之间的第八开关元件，所述第八开关元件构造成在合上所述第八开关元件时允许从所述第二节点到所述第四节点的电流。
6.如权利要求1所述的系统，还包括：
连接到所述输出接口的第二能量转换模块；以及
连接在所述第一能量转换模块与所述第二能量转换模块之间的隔离模块，所述隔离模块在所述第一能量转换模块与所述第二能量转换模块之间提供电流隔离。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述第一能量转换模块包括矩阵转换模块。
8.如权利要求7所述的系统，还包括电串联连接在所述输入接口与所述矩阵转换模块之间的感应元件，其中，所述矩阵转换模块包括：
连接到所述感应元件的第一节点；
连接到所述输入接口的第二节点；
第三节点；
第四节点；
连接在所述第一节点与所述第三节点之间的第一开关元件，所述第一开关元件构造成在合上所述第一开关元件时允许从所述第三节点到所述第一节点的电流；
连接在所述第一开关元件与所述第三节点之间的第二开关元件，所述第二开关元件构造成在合上所述第二开关元件时允许从所述第一节点到所述第三节点的电流；
连接在所述第一节点与所述第四节点之间的第三开关元件，所述第三开关元件构造成在合上所述第三开关元件时允许从所述第四节点到所述第一节点的电流；
连接在所述第三开关元件与所述第四节点之间的第四开关元件，所述第四开关元件构造成在合上所述第四开关元件时允许从所述第一节点到所述第四节点的电流；
连接在所述第二节点与所述第四节点之间的第五开关元件，所述第五开关元件构造成在合上所述第五开关元件时从所述第二节点到所述第四节点的电流；
连接在所述第五开关元件与所述第二节点之间的第六开关元件，所述第六开关元件构造成在合上所述第六开关元件时允许从所述第四节点到所述第二节点的电流；
连接在所述第二节点与所述第三节点之间的第七开关元件，所述第七开关元件构造成在合上所述第七开关元件时允许从所述第二节点到所述第三节点的电流；以及
连接在所述第七开关元件与所述第二节点之间的第八开关元件，所述第八开关元件构造成在合上所述第八开关元件时允许从所述第三节点到所述第二节点的电流。
9.如权利要求8所述的系统，其中：
所述隔离模块包括连接在所述第三节点与所述第四节点之间的第一组绕组和连接到所述第二能量转换模块的第二组绕组，所述第二组绕组磁性地耦合到所述第一组绕组；并且
所述控制模块构造成操纵所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件、所述第四开关元件、所述第五开关元件、所述第六开关元件、所述第七开关元件和所述第八开关元件以按照对应于所述占空度控制值的占空度输送能量给所述输出接口。
10.一种降低电变换器中的谐波畸变的方法，用于使用连接在输入接口与输出接口之间的能量转换模块从所述输入接口输送能量到所述输出接口，所述能量转换模块包括与感应元件相连的一个或多个开关元件，所述方法包括：
基于所述输出接口处的期望输出电压和测定电压确定所述输入接口的输入电压基准，所述测定电压对应于所述输出接口处的瞬时电压；
基于所述输入电压基准与所述测定电压之比确定占空度控制值；以及
按照受所述占空度控制值影响的占空度操纵所述一个或多个开关元件以从所述输入接口输送能量给所述输出接口，
其中，确定所述占空度控制值包括把所述输入电压基准除以所述测定电压，所述占空度对应于1减去所述占空度控制值。
11.如权利要求10所述的方法，所述输入接口包括连接到交流电AC能源的AC接口，所述输出接口包括连接到直流电DC能源的DC接口，其中：
确定所述输入电压基准包括基于所述DC接口处的所述期望输出电压和瞬时电压确定AC输入电压基准；并且
确定所述占空度控制值包括把所述AC输入电压基准除以所述DC接口处的所述瞬时电压。
12.如权利要求11所述的方法，其中，确定所述AC输入电压基准包括：
基于所述期望输出电压的平方与所述DC接口处的所述瞬时电压的平方的差值确定输出能量误差；
基于所述输出能量误差确定AC输入电压误差；以及
把所述AC输入电压误差与所述AC接口处的测定电压相加。
13.如权利要求12所述的方法，其中：
感应器电串联连接在所述AC接口与所述能量转换模块之间；
电容器在所述AC接口与所述感应器之间电并联于所述AC接口；并且
确定所述AC输入电压误差包括：
      基于所述输出能量误差确定AC输入电流基准；
      基于所述AC输入电流基准与通过所述电容器的测定电流之间的差值确定感应器电流基准；
      基于所述感应器电流基准和通过所述感应器的测定电流确定感应器电流误差；以及
      把所述感应器电流误差转换成所述AC输入电压误差。
14.如权利要求11所述的方法，其中，按照所述占空度操纵所述一个或多个开关元件以从所述输入接口输送能量到所述输出接口包括：
确定PWM指令信号，用于操纵所述一个或多个开关元件以从所述AC能源输送能量给所述DC能源，持续切换间隔的百分比，所述百分比等于所述占空度；以及
按照所述PWM指令信号操纵所述一个或多个开关元件。
15.一种降低电变换器中的谐波畸变的系统，包括：
直流电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；
连在所述DC接口与所述第一组绕组之间的第一能量转换模块；
与所述第二组绕组相连的第二能量转换模块，所述第二能量转换模块包括多个开关；
连在所述第二能量转换模块与所述AC接口之间的感应元件；以及
与所述第二能量转换模块相连的控制模块，其中，所述控制模块构造成：
      基于所述DC接口处的期望电压确定所述AC接口的输入电压基准；
      把所述输入电压基准除以所述DC接口处的瞬时电压以获得脉宽调制PWM占空度控制值；以及
      按照受所述PWM占空度控制值影响的占空度操纵所述第二能量转换模块的所述多个开关，其中所述占空度对应于1减去所述占空度控制值。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述控制模块构造成：
基于所述DC接口处的所述期望电压和所述DC接口处的所述瞬时电压确定输出能量误差；
基于所述输出能量误差确定AC输入电压误差；以及
把所述AC输入电压误差加到所述AC接口处的测定电压上以获得所述AC接口的所述输入电压基准。
17.如权利要求16所述的系统，还包括连接在所述AC接口与所述感应元件之间的电容元件，所述电容元件电并联所述AC接口配置，其中，所述控制模块构造成：
基于所述输出能量误差确定AC输入电流基准；
基于所述AC输入电流基准与通过所述电容元件的测定电流之间的差值确定感应器电流基准；
基于通过所述感应元件的测定电流与所述感应器电流基准之间的差值确定感应器电流误差；以及
把所述感应器电流误差转换成所述AC输入电压误差。
18.如权利要求15所述的系统，其中，所述第二能量转换模块包括矩阵转换模块。
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