DE102011085672A1 - Kompensation für Nichtlinearitäten von elektrischen Wandlern bzw. Stromrichtern - Google Patents

Kompensation für Nichtlinearitäten von elektrischen Wandlern bzw. Stromrichtern Download PDF

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Ray M. Ransom
Lateef A. Kajouke
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Abstract

Es werden Systeme und Verfahren für das Liefern von Energie von einer Eingangsschnittstelle an eine Ausgangsschnittstelle geliefert bzw. bereitgestellt. Ein elektrisches System beinhaltet eine Eingangsschnittstelle, eine Ausgangsschnittstelle, ein Energie-Wandlermodul zwischen der Eingangsschnittstelle und der Ausgangsschnittstelle, ein induktives Element zwischen der Eingangsschnittstelle und dem Energie-Wandlermodul und ein Steuermodul. Das Steuermodul bestimmt einen kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert, um das Energie-Wandlermodul zu betreiben, um eine gewünschte Spannung an der Ausgangsschnittstelle herzustellen, und betreibt das Energie-Wandlermodul, um Energie an die Ausgangschnittstelle mit einer Aussteuerung zu liefern, welche durch den kompensierten Aussteuerungs-Steuer-wert beeinflusst ist. Der kompensierte Aussteuerungs-Steuer-wert wird durch den Strom durch das induktive Element beeinflusst und bedingt die Spannung über die Schaltelemente des Energie-Wandlermoduls.

Description

  • STELLUNGNAHME BEZÜGLICH VON DER REGIERUNG GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
  • Diese Erfindung wurde mit der Unterstützung der Regierung unter der Bewilligung-Nr. DE-FC26-07NT43123 durchgeführt, zugeteilt durch das Ministerium für Energie der Vereinigten Staaten. Die Regierung besitzt bestimmte Rechte an dieser Erfindung.
  • TECHNISCHER BEREICH
  • Ausführungsformen des hier beschriebenen Gegenstandes beziehen sich im Allgemeinen auf elektrische Systeme in Automobilfahrzeugen, und spezieller ausgedrückt, Ausführungsformen des Gegenstandes beziehen sich auf bidirektionale Energieliefersysteme mit galvanischer Isolation.
  • HINTERGRUND
  • Matrix-Wechselrichter bzw. Matrix-Stromrichter können in elektrischen und/oder hybriden Fahrzeugen benutzt werden, um das Liefern von verhältnismäßig hoher Leistung über einen verhältnismäßig breiten Bereich der Betriebsspannungen anzusiedeln, wobei zu gleicher Zeit galvanische Isolation, verhältnismäßig hohe Leistungsfaktoren, niedrige harmonische Störung, verhältnismäßig hohe Leistungsdichte und niedrige Kosten erreicht werden. Beispielsweise können bidirektionale isolierte Matrix-Stromrichter benutzt werden, um Energie von einer Wechselstrom-(AC-)Energiequelle, wie z. B. der Einzelphasen-Versorgungsnetz-Elektrizität, welche in den meisten Wohnungs- und Geschäftshäusern üblich ist, zu liefern, um ein Gleichstrom-(DC-)Energiespeicherelement, wie z. B. eine wiederaufladbare Batterie, in einem Fahrzeug zu laden. Jedoch können nichtlineare Leistungsverluste, welche den Bauteilen des Matrix-Stromrichters zuordenbar sind, wie z. B. Transistorschalter oder Dioden, die Genauigkeit und Effektivität vorhandener Steuerstrategien begrenzen.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Entsprechend einer Ausführungsform wird ein elektrisches System bereitgestellt. Das elektrische System beinhaltet eine Eingangsschnittstelle, eine Ausgangsschnittstelle, ein Energie-Wandlermodul, welches zwischen der Eingangsschnittstelle und der Ausgangsschnittstelle gekoppelt ist, ein induktives Element, welches elektrisch in Reihe zwischen der Eingangsschnittstelle und dem Energie-Wandlermodul gekoppelt ist, und ein Steuermodul, welches an das Energie-Wandlermodul und das induktive Element gekoppelt ist. Das Energie-Wandlermodul beinhaltet ein oder mehrere Schaltelemente. Das Steuermodul ist konfiguriert, um einen kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert für das Betreiben des Energie-Wandlermoduls zu bestimmen, um eine gewünschte Spannung an der Ausgangsschnittstelle herzustellen und die Schaltelemente des Energie-Wandlermoduls zu betreiben, um Energie an die Ausgangsschnittstelle mit einer Aussteuerung zu liefern, welche durch den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert beeinflusst ist. Der kompensierte Aussteuerungs-Steuerwert wird durch einen Strom durch das induktive Element beeinflusst und bedingt die Spannung über ein oder mehrere Elemente, während das Energie-Wandlermodul betrieben wird.
  • Entsprechend einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren für das Gebrauchen eines Energie-Wandlermoduls geliefert, um Energie von einer Eingangsschnittstelle zu einer Ausgangsschnittstelle zu liefern. Das Energie-Wandlermodul ist zwischen der Eingangsschnittstelle und der Ausgangsschnittstelle gekoppelt und beinhaltet eine Vielzahl von Schaltelementen, welche an ein induktives Element gekoppelt sind. Das Verfahren weist die Schritte auf: Erhalten einer gemessenen Spannung an der Ausgangsschnittstelle, Erhalten eines Stromes durch das induktive Element, Bestimmen eines geschätzten Spannungsverlustes für das Energie-Wandlermodul, basierend auf dem Strom durch das induktive Element, und Addieren der gemessenen Spannung und des geschätzten Spannungsverlustes, um eine kompensierte Ausgangsspannung zu erhalten. Das Verfahren fährt mit dem Bestimmen einer Eingangsspannungsreferenz fort, um eine gewünschte Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle herzustellen, Bestimmen eines kompensierten Aussteuerungs-Steuerwertes in einer Weise, welche durch die Eingangsspannungsreferenz und die kompensierte Ausgangsspannung beeinflusst ist, und Betreiben der Vielzahl von Schaltelementen, um Energie von der Eingangsschnittstelle an die Ausgangsschnittstelle mit einer Aussteuerung zu liefern, welche durch den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert beeinflusst ist.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein elektrisches System bereitgestellt. Das elektrische System weist auf: eine DC-Schnittstelle, eine Wechselstrom-(AC-)Schnittstelle, ein Isolationsmodul, welches einen ersten Satz von Wicklungen beinhaltet, welcher magnetisch an einen zweiten Satz von Wicklungen gekoppelt ist, ein erstes Energie-Wandlermodul, welches zwischen der DC-Schnittstelle und dem ersten Satz von Wicklungen gekoppelt ist, ein zweites Energie-Wandlermodul, welches an den zweiten Satz von Wicklungen gekoppelt ist, ein induktives Element, welches zwischen dem zweiten Energie-Wandlermodul und der AC-Schnittstelle gekoppelt ist, und ein Steuermodul, welches an die DC-Schnittstelle, die AC-Schnittstelle, das induktive Element und das zweite Energie-Wandlermodul gekoppelt ist. Das zweite Energie-Wandlermodul beinhaltet eine Vielzahl von Schaltern. Das Steuermodul ist so konfiguriert, um eine Eingangsspannungsreferenz zu bestimmen, um eine gewünschte Spannung an der DC-Schnittstelle herzustellen, basierend auf einer gemessenen Spannung an der DC-Schnittstelle, einem gemessenen Strom durch das induktive Element und einer gemessenen Spannung an der AC-Schnittstelle. Das Steuermodul bestimmt auch einen geschätzten kumulativen Spannungsverlust für das zweite Energie-Wandlermodul, basierend auf dem gemessenen Strom durch das induktive Element, und addiert die gemessene Spannung an der DC-Schnittstelle und den geschätzten kumulativen Spannungsverlust, um eine kompensierte Ausgangsspannung zu erhalten. Das Steuermodul bestimmt einen kompensierten Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Aussteuerungs-Steuerwert, um das erste Energie-Wandlermodul zu betreiben, basierend auf der Eingangsspannungsreferenz und der kompensierten Ausgangsspannung, und betreibt die Vielzahl von Schaltern des zweiten Energie-Wandlermoduls entsprechend mit dem kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert.
  • Diese Zusammenfassung wird geliefert, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, welche weiter nachfolgend in der detaillierten Beschreibung beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll nicht die Schlüsselmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, noch ist beabsichtigt, dass sie als eine Hinzufügung für das Bestimmen des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes benutzt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ein vollständigeres Verständnis des Gegenstandes kann mit Bezug auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche abgeleitet werden, wenn diese in Verbindung mit den folgenden Figuren betrachtet werden, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente über die Figuren hinweg beziehen.
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Systems, welches für den Gebrauch in einem Fahrzeug, entsprechend einer Ausführungsform, geeignet ist;
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems, welches für den Gebrauch mit dem elektrischen System der 1, entsprechend einer Ausführungsform, geeignet ist; und
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm des Steuerprozesses, welcher für den Gebrauch mit dem elektrischen System der 1, entsprechend einer Ausführungsform, geeignet ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende detaillierte Beschreibung ist nur von ihrer Art her erläuternd, und es ist nicht beabsichtigt, die Ausführungsformen des Gegenstandes oder der Anwendung und das Gebrauchen derartiger Ausführungsformen zu begrenzen. Wie es hier benutzt wird, bedeutet das Wort ”beispielhaft” ”als ein Beispiel, ein Umstand oder eine Erläuterung dienend”. Jegliche Implementierung, welche hier als beispielhaft beschrieben ist, ist nicht notwendiger Weise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Implementierungen zu verstehen. Außerdem besteht keine Absicht, durch irgendwelche ausgedrückte oder beinhaltete Theorie, welche in dem vorausgegangenen technischen Bereich, Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung gegeben wird, gebunden zu sein.
  • Technologien und Konzepte, welche hier diskutiert werden, beziehen sich im Allgemeinen auf elektrische Stromrichter, welche in der Lage sind, Energie von einer Wechselstrom-(AC-)Schnittstelle an eine Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle zu liefern. Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, wird ein Aufschaltungssteuerschema benutzt, um eine Eingangsspannungsreferenz für die Eingangsspannung an der AC-Schnittstelle zu bestimmen, basierend auf einer gewünschten Ausgangsspannung an der DC-Schnittstelle und einer gemessenen Spannung an der DC-Schnittstelle, und ein Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Aussteuerungs-Steuerwert, um den elektrischen Stromrichter zu betreiben, wird basierend auf einem Verhältnis der Eingangsspannungsreferenz zu der gemessenen Spannung an der DC-Schnittstelle bestimmt. In einer beispielhaften Ausführungsform werden die Eingangsspannungsreferenz und die gemessene Spannung eingestellt, um die Spannungen über (oder die zuordenbaren Spannungsverluste zu den) Komponenten (z. B. Schalter und/oder Dioden) der elektrischen Stromrichter in einer Weise zu kompensieren, welche den PWM-Aussteuerungs-Steuerwert vermindert (und dadurch die Energie-Lieferungsaussteuerung erhöht) in einer Weise, welche die Bauelement-Leistungsverluste bildet.
  • 1 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines elektrischen Systems 100 (oder alternativ eines Ladesystems, Ladegliedes oder Lademoduls) dar, welches für den Gebrauch in einem Fahrzeug geeignet ist, wie z. B. einem elektrischen und/oder Hybridfahrzeug. Das elektrische System 100 beinhaltet, ohne Eingrenzung, eine erste Schnittstelle 102, ein erstes Energiewandlermodul 104, ein Isolationsmodul 106, ein zweites Energiewandlermodul 108, ein induktives Element 110, ein kapazitives Element 112, eine zweite Schnittstelle 114 und ein Steuermodul 116. Die erste Schnittstelle 102 stellt im Allgemeinen die physikalische Schnittstelle (z. B. Anschlüsse, Anschlussglieder und Ähnliches) dar, um das elektrische System 100 an eine DC-Energiequelle 118 zu koppeln, und die zweite Schnittstelle 114 stellt im Allgemeinen die physikalische Schnittstelle (z. B. Anschlüsse, Anschlussglieder, und Ähnliches) dar, um das elektrische System 100 an eine Wechselstrom(AC-)Energiequelle 120 zu koppeln. Entsprechend, der Bequemlichkeit wegen, kann die erste Schnittstelle 102 hier als die DC-Schnittstelle bezeichnet werden, und die zweite Schnittstelle 114 kann hier als die AC-Schnittstelle bezeichnet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Steuermodul 116 an die Wandlermodule 104, 108 gekoppelt und betreibt die Wandlermodule 104, 108, um Energie (oder Leistung) von der AC-Energiequelle 120 an die DC-Energiequelle 118 zu liefern, um eine gewünschte DC-Ausgangsspannung (VREF) an der DC-Schnittstelle 102 zu erreichen, wie dies in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist die DC-Energiequelle 118 (oder alternativ die Energiespeicherquelle oder ESS) in der Lage, einen Gleichstrom (angezeigt durch Pfeil 150) von dem elektrischen System 100 bei einem speziellen DC-Spannungspegel (angezeigt durch Pfeil 160) zu erhalten. Entsprechend einer Ausführungsform wird die DC-Energiequelle 118 als eine wiederaufladbare Hochspannungs-Batteriepackung realisiert, welche einen nominellen DC-Spannungsbereich von ungefähr 200 bis ungefähr 500 Volt DC besitzt. Diesbezüglich kann die DC-Energiequelle 118 die Primärenergiequelle für ein anderes elektrisches System und/oder einen elektrischen Motor in einem Fahrzeug aufweisen. Beispielsweise kann die DC-Energiequelle 118 mit einem Leistungswandler gekoppelt sein, welcher konfiguriert ist, um eine Spannung und/oder einen Strom an den elektrischen Motor zu liefern, welcher umgekehrt in Eingriff mit einem Getriebe kommen kann, um das Fahrzeug auf eine herkömmliche Weise anzutreiben. In anderen Ausführungsformen kann die DC-Energiequelle 118 als eine Batterie, ein Ultrakondensator oder ein anderes geeignetes Energiespeicherelement realisiert sein.
  • Die AC-Energiequelle 120 (oder Leistungsquelle) ist so konfiguriert, um einen AC-Strom (angezeigt durch Pfeil 170) an das elektrische System 100 bei einem speziellen AC-Spannungspegel (angezeigt durch Pfeil 180) zu liefern, und kann als Hauptstromversorgung oder elektrisches Hauptsystem für ein Gebäude, Wohnhaus oder eine andere Struktur innerhalb eines elektrisches Versorgungsnetzes (z. B. Hauptelektrizitäts- oder Netzleistungsversorgung) realisiert werden. Entsprechend einer Ausführungsform weist die AC-Energiequelle 120 eine Anschlussphasen-Stromversorgung auf, wie sie für die meisten Wohnhausstrukturen üblich ist, welche sich abhängig von der geographischen Region ändert. Beispielsweise kann die AC-Energiequelle 120 in den Vereinigten Staaten als 120 Volt (RMS bzw. Effektivwert) oder 240 Volt (RMS) bei 60 Hz realisiert sein, während in anderen Regionen die AC-Energiequelle 120 als 110 Volt (RMS) oder 220 Volt (RMS) bei 50 Hz realisiert sein kann. In alternativen Ausführungsformen kann die AC-Energiequelle 120 als eine beliebige AC-Energiequelle realisiert sein, welche für den Betrieb mit dem Ladesystem 100 geeignet ist.
  • Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, ist die DC-Schnittstelle 102 an das erste Energie-Wandlermodul 104 gekoppelt, und die AC-Schnittstelle 114 ist an das zweite Energie-Wandlermodul 108 über das induktive Element 110 gekoppelt. Das Isolationsmodul 106 ist zwischen den Energie-Wandlermodulen 104, 108 gekoppelt und liefert eine galvanische Isolation zwischen den zwei Energie-Wandlermodulen 104, 108. Das Steuermodul 116 ist an die Energie-Wandlermodule 104, 108 gekoppelt und betreibt das zweite Energie-Wandlermodul 108, um Energie von der AC-Energiequelle 120 in Hochfrequenz-Energie über dem Isolationsmodul 106 zu wandeln, welche dann in DC-Energie an der DC-Schnittstelle 102 durch das Energie-Wandlermodul 104 gewandelt wird. Es sollte davon ausgegangen werden, dass, obwohl der Gegenstand, welcher hier im Kontext einer Netz-zu-Fahrzeug-Anwendung (z. B. der AC-Energiequelle 120, welche Energie an die DC-Energiequelle 118 liefert) für die Zwecke der Erklärung beschrieben wird, in anderen Ausführungsformen der hier beschriebene Gegenstand in Fahrzeug-zu-Netz-Anwendungen (z. B. der DC-Energiequelle 118, welche Energie an die AC-Schnittstelle 114 und/oder die AC-Energiequelle 120 liefert) benutzt werden kann. Der Annehmlichkeit wegen, aber ohne Eingrenzung, kann die AC-Schnittstelle 114 alternativ hier als die Eingangsschnittstelle bezeichnet werden, und die DC-Schnittstelle 102 kann alternativ hier als die Ausgangsschnittstelle im Kontext einer Netz-zu-Fahrzeug-Anwendung bezeichnet werden.
  • Um Energie an die DC-Energiequelle 118 zu liefern (oder diese zu laden), wandelt das erste Energie-Wandlermodul 104 die Hochfrequenzenergie an den Knoten 122, 124 in DC-Energie, welche an die DC-Energiequelle 118 an der DC-Schnittstelle 102 geliefert wird. Diesbezüglich arbeitet das erste Energie-Wandlermodul 104 als ein Gleichrichter, wenn es Hochfrequenz-AC-Energie in DC-Energie wandelt. In der dargestellten Ausführungsform weist das erste Energie-Wandlermodul 104 vier Schaltelemente (9–12) auf, wobei jedes Schaltelement eine Diode (29–32) besitzt, welche antiparallel zu dem jeweiligen Schaltelement konfiguriert ist, um eine bidirektionale Energielieferung aufzunehmen. Wie gezeigt wird, ist ein Kondensator 126 elektrisch parallel über die DC-Schnittstelle 102 konfiguriert, um den Spannungs-Rippel an der DC-Schnittstelle 102 zu reduzieren, wie dies von der Fachwelt gewürdigt werden wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform sind die Schaltelemente 9–12 Transistoren und können realisiert sein, indem irgendein geeigneter Halbleiter-Transistorschalter, wie z. B. ein isolierter Gate-Bipolar-Transistor (IGBT), ein Feldeffekttransistor (z. B. ein MOSFET oder Ähnliches) oder irgendeine andere vergleichbare Einrichtung, benutzt wird, welche in der Fachwelt bekannt ist. Die Schalter und Dioden sind antiparallel, was bedeutet, dass der Schalter und die Diode elektrisch parallel sind, mit umgekehrter oder inverser Polarität. Die antiparallele Konfiguration gestattet einen bidirektionalen Stromfluss, während die Spannung in einer Richtung blockiert wird, wie dies in der Fachwelt gewürdigt werden wird. In dieser Konfiguration ist die Richtung des Stromes durch die Schalter entgegengesetzt zu der Richtung des zulässigen Stromes durch die jeweiligen Dioden. Die antiparallelen Dioden sind über jeden Schalter angeschlossen, um einen Pfad für den Strom an die DC-Energiequelle 118 zu liefern, um die DC-Energiequelle 118 zu laden, wenn der jeweilige Schalter aus ist.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist der Schalter 9 zwischen dem Knoten 128 der DC-Schnittstelle 102 und dem Knoten 122 angeschlossen und so konfiguriert, um einen Pfad für den Stromfluss vom Knoten 128 zum Knoten 122 zu liefern, wenn der Schalter 9 geschlossen ist. Die Diode 29 ist zwischen dem Knoten 122 und dem Knoten 128 angeschlossen und konfiguriert, um einen Pfad für den Stromfluss vom Knoten 122 zum Knoten 128 zu liefern (z. B. die Diode 29 ist antiparallel zum Schalter 9). Der Schalter 10 ist zwischen dem Knoten 130 und der DC-Schnittstelle 102 und dem Knoten 122 angeschlossen und konfiguriert, um einen Pfad für den Stromfluss vom Knoten 122 zum Knoten 130 zu liefern, wenn der Schalter 10 geschlossen ist, während die Diode 2130 zwischen dem Knoten 122 und dem Knoten 130 angeschlossen ist und konfiguriert ist, um einen Pfad für den Stromfluss vom Knoten 130 zum Knoten 122 zu liefern. In einer ähnlichen Weise ist der Schalter 11 zwischen dem Knoten 128 und dem Knoten 124 angeschlossen und so konfiguriert, um einen Pfad für den Stromfluss vom Knoten 128 zum Knoten 124 zu liefern, wenn der Schalter 11 geschlossen ist, die Diode 2131 ist zwischen dem Knoten 124 und der DC-Schnittstelle 102 angeschlossen und konfiguriert, um einen Pfad für den Stromfluss vom Knoten 124 zum Knoten 128 zu liefern, der Schalter 12 ist zwischen dem Knoten 130 und dem Knoten 124 angeschlossen und konfiguriert, um einen Pfad für den Stromfluss vom Knoten 124 zum Knoten 130 zu liefern, wenn der Schalter 12 geschlossen ist, und die Diode 2132 ist zwischen dem Knoten 124 und der DC-Schnittstelle 102 angeschlossen und konfiguriert, um einen Pfad für den Stromfluss von dem Knoten 130 zu dem Knoten 124 zu liefern.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform erleichtert das zweite Energie-Wandlermodul 108 den Fluss des Stromes (oder der Energie) von der AC-Energiequelle 120 und/oder dem induktiven Element 110 zu dem Isolationsmodul 106. In der dargestellten Ausführungsform wird das zweite Wandlermodul 108 als ein Vorfeld-Einzelphase-Matrix- Wandlermodul realisiert, welches acht Schaltelemente (1–8) umfasst, wobei jedes Schaltelement eine Diode 21–28 besitzt, welche antiparallel zu dem jeweiligen Schaltelement angeordnet ist, in einer ähnlichen Weise, wie dies oben in Bezug auf das erste Wandlermodul 104 dargelegt ist. Der Bequemlichkeit wegen, jedoch ohne Eingrenzung, kann das zweite Wandlermodul 108 alternativ zu hier als ein Matrix-Wandlermodul bezeichnet werden. Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, moduliert (z. B. öffnet und/oder schließt) das Steuermodul 116 die Schalter (1–8) des Matrix-Wandlermoduls 108 entsprechend einem PWM-Aussteuerungssteuerwertes, um eine Hochfrequenz-Spannung an den Knoten 124, 136 herzustellen, welche zu einem Leistungsfluss zu der DC-Schnittstelle 102 und/oder DC-Energiequelle 118 führt, welcher beabsichtigt ist, um eine gewünschte Ausgangsspannung an der DC-Schnittstelle zu erreichen.
  • In der dargestellten Ausführungsform der 1 sind ein erstes Paar von Schaltern 1, 2 und Dioden 21, 22 zwischen dem Knoten 132 und dem Knoten 134 gekoppelt, wobei das erste Paar des Schalters und der antiparallelen Diode (z. B. Schalter 1 und Diode 21) mit entgegengesetzter Polarität zu dem zweiten Paar von Schalter und antiparalleler Diode (z. B. Schalter 2 und Diode 22) konfiguriert ist. Auf diese Weise sind der Schalter 1 und die Diode 22 konfiguriert, um einen Pfad für den Stromfluss vom Knoten 134 durch den Schalter 1 und die Diode 22 zum Knoten 132 zu liefern, wenn der Schalter 1 geschlossen ist, eingeschaltet ist oder in anderer Weise aktiviert ist, und die Spannung am Knoten 134 ist positiver als die Spannung am Knoten 132, Der Schalter 2 und die Diode 21 sind so konfiguriert, um einen Pfad für den Stromfluss vom Knoten 132 durch den Schalter 2 und die Diode 21 zum Knoten 134 zu liefern, wenn der Schalter 2 geschlossen, eingeschaltet oder in anderer Weise aktiviert ist, und die Spannung am Knoten 132 ist positiver als die Spannung am Knoten 134. In einer ähnlichen Weise sind ein zweites Paar von Schaltern 3, 4 und Dioden 23, 24 zwischen dem Knoten 136 und dem Knoten 138 gekoppelt, ein drittes Paar von Schaltern 5, 6 und Dioden 25, 26 sind zwischen dem Knoten 132 und dem Knoten 136 gekoppelt, ein viertes Paar von Schaltern 7, 8 und Dioden 27, 28 sind zwischen dem Knoten 134 und dem Knoten 138 gekoppelt.
  • In der dargestellten Ausführungsform weisen die Schalter 1, 3, 5 und 7 einen ersten Satz von Schaltern auf, welche in der Lage sind, den Strom durch das induktive Element 110 (iL) (angezeigt durch den Pfeil 190) vom Knoten 138 zum Knoten 132 zu kommutieren, wenn der Strom durch das induktive Element 110 in einer negativen Richtung (z. B. iL < 0) fließt, und die Schalter 2, 4, 6 und 8 weisen einen zweiten Satz von Schaltern auf, welche in der Lage sind, den Strom durch das induktive Element 110 vom Knoten 132 zum Knoten 138 zu kommutieren, wenn der Strom durch das induktive Element 110 in eine positive Richtung (z. B. iL > 0) fließt, wie dies nachfolgend im Detail beschrieben wird. Mit anderen Worten, die Schalter 1, 3, 5, 7 sind in der Lage, wenigstens einen Teil des Stromes, welcher in eine negative Richtung durch das induktive Element 110 (z. B. iL < 0) fließt, zu führen, und die Schalter 2, 4, 6, 8 sind der Lage, wenigstens einen Teil des Stromes, welche in eine positive Richtung durch das induktive Element 110 (z. B. iL < 0) fließt, zu führen. Wie es hier gebraucht wird, soll Kommutieren als der Prozess des Umlaufenlassens des Stromes durch das induktive Element 110 durch die Schalter und Dioden des Matrix-Wandlermoduls 108 verstanden werden, so dass der Fluss des Stromes durch das induktive Element 110 nicht unterbrochen wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Isolationsmodul 106 einen ersten Satz von Wicklungen 144 auf, welcher zwischen den Knoten 122, 124. des ersten Wandlermoduls 104 angeschlossen ist, und einen zweiten Satz von Wicklungen 146, welcher zwischen den Knoten 134, 136 angeschlossen ist. Für die Zwecke der Erklärung kann auf die Wicklungen 146 hierin Bezug genommen werden, dass sie die primäre Wicklungsstufe (oder Primärwicklungen) aufweisen, und die Sätze der Wicklungen 144 kann hier Bezug genommen werden, dass sie die zweite Wicklungsstufe (oder Sekundärwicklungen) aufweisen. Die Wicklungen 144, 146 liefern induktive Elemente, welche magnetisch in einer herkömmlichen Weise gekoppelt sind, um einen Transformator zu bilden, wie dies in der Fachwelt gewürdigt werden wird. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Isolationsmodul 106 als ein Hochfrequenz-Transformator realisiert. Diesbezüglich weist das Isolationsmodul 106 einen Transformator auf, welcher für einen speziellen Leistungspegel bei einer Hochfrequenz gestaltet ist, wie z. B. die Schaltfrequenz der Schalter des Wandlermoduls 104, 108 (z. B. 50 kHz), was zu einer physikalischen Abmessung des Transformators führt, welche mit Bezug auf einen Transformator, welcher für den gleichen Leistungspegel bei einer niedrigeren Frequenz gestaltet ist, reduziert ist, wie z. B. der Frequenz der AC-Energiequelle 120 (z. B. der Netzfrequenz).
  • In einer beispielhaften Ausführungsform wird das induktive Element 110 als eine Induktivität realisiert, welche elektrisch in Reihe zwischen dem Knoten 132 des Matrix-Wandlermoduls 108 und einem Knoten 140 der AC-Schnittstelle 114 konfiguriert ist. Entsprechend, der Bequemlichkeit wegen, jedoch ohne Eingrenzung, wird das induktive Element 110 hier als eine Induktivität bezeichnet. Die Induktivität 110 fungiert als ein induktives Hochfrequenz-Energiespeicherelement während des Betriebes des elektrischen Systems 100. Das kapazitive Element 112 wird als ein Kondensator realisiert, welcher zwischen dem Knoten 140 und dem Knoten 142 der AC-Schnittstelle 114 gekoppelt ist, das heißt, der Kondensator 112 ist elektrisch parallel zu der AC-Schnittestelle konfiguriert. Der Kondensator 112 und die Induktivität 110 sind kooperativ konfiguriert, um ein Hochfrequenzfilter zu liefern, um den Spannungs-Ripple an der AC-Schnittstelle 114 zu minimieren, welcher dem Modulieren der Schalter 1–8 zuordenbar ist.
  • Das Steuermodul 116 repräsentiert im Allgemeinen die Hardware, die Firmware und/oder die Software, welche so konfiguriert ist, um die Schalter der Wandlermodule 104, 108 zu betreiben und/oder zu modulieren, um einen gewünschten Leistungsfluss von der AC-Energiequelle 120 zu der DC-Energiequelle 118 zu erreichen. Abhängig von der Ausführungsform kann das Steuermodul 116 mit einem Allzweckprozessor, einem Mikroprozessor, einem Mikrosteuerglied, einem inhaltsadressierbaren Speicher, einem Digital-Signalprozessor, einer applikationsspezifischen integrierten Schaltung, einem feldprogrammierbaren Gate-Array, irgendeiner geeigneten programmierbaren logischen Einrichtung, einer diskreten Gate- oder Transistor-Logik, diskreten Hardware-Komponenten oder einer beliebigen Kombination davon implementiert oder realisiert sein, welche gestaltet ist, die hier beschriebenen Funktionen zu unterstützen und/oder durchzuführen.
  • Während des normalen Betriebes für Netz-zu-Fahrzeug-Anwendungen bestimmt das Steuermodul 116 die Pulsbreite-modulierten (PWM) Befehlssignale, welche das Takten und die Betriebszyklen der Schalter 1–8 des Matrix-Stromrichters 108 steuern, um eine Hochfrequenz-AC-Spannung über die Primärwicklungen 146 des Isolationsmoduls 106 herzustellen, welcher eine Spannung über die Sekundärwicklungen 144 an den Knoten 122, 124 induziert, welche zu einem gewünschten Strom führen, welcher zu der DC-Schnittstelle 102 fließt, um die DC-Energiequelle 118 zu laden oder auf andere Weise an diese Energie zu liefern. Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben, erzeugt das Steuermodul 116 einen PWM-Aussteuerungs-Steuerwert, welcher die Aussteuerung der Schalter 1–8 steuert, um das richtige Schaltmuster während eines Schaltintervalls (z. B. die Inverse der Schaltfrequenz) zu implementieren. Während des Schaltintervalls (oder des PWM-Zyklus) wechselt das Steuermodul 116 zwischen dem Betreiben der Schalter 1–8, um effektiv die Knoten 132, 138 kurzzuschließen und um die Energie durch das Matrix-Wandlermodul 108 umlaufen zu lassen, um eine Spannung über der Drossel 110 anzulegen, bevor die Schalter 1–8 betrieben werden, um die gespeicherte Energie und/oder Spannung der Drossel 110 (alternativ die Rücklaufspannung) freizugeben. Die Summe der Rücklaufspannung und der Eingangsspannung 180 an der AC-Schnitt-stelle 114 wird an den Primärwicklungen 146 des Isolationsmoduls 106 angelegt, was zu einer Leistungsübertragung zu den Knoten 122, 124 und/oder zu der DC-Energiequelle 118 führt. Auf diese Weise betreibt das Steuermodul 116 die Schalter 1–8 des Matrix-Wandlermoduls 108, um zwischen dem Umlaufenlassen von Energie durch die Induktivität und dem Liefern von Energie an die DC-Schnittstelle 102 zu alternieren. Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, entspricht der Prozentsatz des Schaltintervalls (oder des PWM-Zyklus), welchen das Matrix-Wandlermodul an Energie an die DC-Schnittstelle liefert, der Aussteuerung des Matrix-Wandlermoduls 108 während des jeweiligen Schaltintervalls.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform erhält das Steuermodul 116 oder überwacht auf andere Weise den Strom 190 durch die Drossel 110 (z. B. einen gemessenen Drosselstrom (iL) über einen Stromsensor, elektrisch in Reihe mit der Drossel 110, den Strom (angezeigt durch Pfeil 185) durch den Kondensator 112 (z. B. einen gemessenen Kondensatorstrom (iCAP) über einen Stromsensor, elektrisch in Reihe mit dem Kondensator 112), die Eingangsspannung 180 an der AC-Schnittstelle 114 und die Ausgangsspannung 160 an der DC-Schnittstelle 102, und implementiert ein Aufschaltungssteuersystem, um einen PWM-Aussteuerungs-Steuerwert für das Bedienen der Schalter 1–8 des Matrix-Wandlermoduls 108 zu bestimmen, wie dies detaillierter nachfolgend beschrieben wird. In einer beispielhaften Ausführungsform erhält das Steuermodul 116 gemessene Momentanwerte für den Drosselstrom (iL), den Kondensatorstrom (ICAP), die Eingangsspannung (VAC) an der Eingangsschnittstelle 114, und die Ausgangsspannung (VDC) an der Ausgangsschnittstelle 102, welche abgetastet, gemessen oder auf andere Weise bei einem speziellen Moment in der Zeit während eines aktuellen PWM-Zyklus erhalten werden, wobei der PWM-Aussteuerungs-Steuerwert, welcher durch das Steuermodul 116 bestimmt ist, den Betrieb des elektrischen Wandlers während des nachfolgenden PWM-Zyklus lenkt. Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, erzeugt in einer beispielhaften Ausführungsform das Aufschaltungssteuersystem, welches durch das Steuermodul implementiert ist, einen kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert, welcher in einer Weise skaliert ist, welche für Spannungsverluste und/oder Energieverluste über die Schalter 1–8 und die Dioden 21–32 des elektrischen Systems 100 beiträgt, wenn zwischen dem Liefern von Energie und dem Umlaufenlassen von Energie durch die Drossel 110 gewechselt wird.
  • Es sollte davon ausgegangen werden, dass 1 eine vereinfachte Darstellung eines elektrischen Systems 100 ist, zum Zwecke der Erklärung, und es ist nicht beabsichtigt, den Umfang oder die Anwendbarkeit des hier beschriebenen Gegenstandes in irgendeiner Weise zu begrenzen. Demnach, obwohl 1 direkte, elektrische Verbindungen zwischen Schaltungselementen und/oder Anschlüssen darstellt, können alternative Ausführungsformen dazwischen liegende Schaltungselemente und/oder Komponenten anwenden, während sie in einer im Wesentlichen ähnlichen Weise funktionieren. zusätzlich, obwohl das elektrische System 100 hier im Kontext eines Matrix-Stromrichters 108 für ein Fahrzeug beschrieben wird, ist nicht beabsichtigt, dass der Gegenstand auf fahrzeugartige und/oder automobile Anwendungen begrenzt ist, und der hier beschriebenen Gegenstand kann in andere Anwendungen implementiert werden, wo ein Energie-Wandlermodul benutzt wird, um Energie unter Benutzung von Schaltelementen zu übertragen oder in anderen elektrischen Systemen, wo Aufschaltungssteuerschemen benutzt werden, um eine Leistungsfaktorkorrektur zu erreichen, indem die Eingangsschnittstelle als ein verlustfreier Widerstand modelliert wird.
  • 2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Aufschaltungssteuersystems 200 dar, welches für den Gebrauch durch das Steuermodul 116 der 1 geeignet ist. Das Steuersystem 200 ist konfiguriert, um einen kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (UC) für das Betreiben des Matrix-Wandlermoduls 108 zu berechnen oder auf andere Weise zu bestimmen, um eine gewünschte DC-Ausgangsspannung (VREF) an der DC-Schnittstelle 102 zu liefern. Diesbezüglich regelt der kompensierte PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (UC) die Aussteuerung (d) für das Betreiben des Wandlermoduls 108 während eines nachfolgenden PWM-Zyklus (oder Schaltintervalls), welches umgekehrt den jeweiligen Zeitablauf und die Aussteuerungen der Schalter 1–8 des Matrix-Wandlermoduls 108 regelt, um ein gewünschtes Schaltmuster zu implementieren. Der kompensierte PWM-Aussteuerungs-Steuerwert ist ein Wert zwischen null und eins, welcher gleich ist zu eins minus der Aussteuerung (UC = 1 – d), oder alternativ die Aussteuerung ist gleich zu eins minus dem kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (d = 1 – UC). Auf diese Weise wird die Aussteuerung durch den kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert beeinflusst.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet das Aufschaltungssteuersystem 200 einen ersten Summierblock 202, welcher konfiguriert ist, um einen Ausgangsenergie-Fehlerwert zu erzeugen, basierend auf einer Differenz zwischen einem gewünschten Energie-Ausgangswert an einem ersten Eingang 204 und einem gemessenen Energie-Ausgangswert an einem zweiten Eingang 206. In einer beispielhaften Ausführungsform wird der gewünschte Energie-Ausgangswert an der DC-Schnittstelle 102 berechnet oder auf andere Weise bestimmt, basierend auf der gewünschten DC-Ausgangsspannung (VREF), beispielsweise durch Quadrieren der gewünschten DC-Ausgangsspannung (V 2 / REF ), und der gemessene Energie-Ausgangswert an der DC-Schnittstelle 102 wird berechnet oder auf andere Weise bestimmt, basierend auf der gemessenen momentanen Ausgangsspannung (VDC), beispielsweise durch Quadrieren der gemessenen momentanen Ausgangsspannung (V 2 / DC ). Der Ausgangs-Energiefehlerwert wird an den Eingang eines Leistungsregulierungsblockes 208 geliefert. Der Leistungsregulierungsblock 208 erzeugt einen gewünschten AC-Eingangsleistungs-Referenzwert, um die gewünschte DC-Ausgangsleistung an der DC-Schnittstelle 102 zu erstellen, basierend auf dem Ausgangsenergie-Fehlerwert.
  • In der dargestellten Ausführungsform wird der gewünschte AC-Eingangsleistungs-Referenzwert an einen Stromwandlerblock 210 geliefert, welcher den gewünschten AC-Eingangsleistungs-Referenzwert in einen AC-Eingangs-Stromreferenzwert wandelt, welcher repräsentativ für den erforderlichen AC-Strom an der AC-Schnittstelle 114 ist, um die gewünschte AC-Eingangsleistung herzustellen. Der AC-Eingangsstrom-Referenzwert entspricht einem AC-Eingangsstrom an der AC-Schnittstelle 114, welcher im Wesentlichen in Phase mit der AC-Eingangsspannung 180 an der AC-Schnittstelle 114 ist, um im Wesentlichen einen Einheitsleistungsfaktor zu liefern, während die gewünschte AC-Eingangsleistung hergestellt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform erzeugt der Stromwandlerblock 210 oder bestimmt auf andere Weise den AC-Eingangsstrom-Referenzwert durch Multiplizieren des AC-Eingangsleistungs-Referenzwertes mit der gemessenen AC-Spannung 180 an der AC-Schnittstelle 114 dividiert durch das Quadrat der Quadratwurzel-(RMS-)Spannung an der AC-Schnittstelle 114.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist ein zweiter Summierungsblock 212 konfiguriert, um einen Drosselstrom-Fehlerwert zu erzeugen oder auf andere Weise zu liefern, basierend auf der Differenz zwischen dem gemessenen Drosselstrom (iL) und einem Drosselstrom-Referenzwert. In einer beispielhaften Ausführungsform schätzt der zweite Summierungsblock 212 oder bestimmt auf andere Weise den Drosselstrom-Referenzwert als die Differenz zwischen dem AC-Eingangsstrom-Referenzwert und dem gemessenen Kondensatorstrom (iCAP), welcher am Eingang 216 empfangen wird. Der zweite Summierungsblock 212 subtrahiert den Drosselstrom-Referenzwert von dem gemessenen Drosselstrom (iL), welcher am Eingang 214 erhalten wird, um den Drosselstrom-Fehlerwert zu erzeugen oder auf andere Weise zu erhalten, und liefert den Drosselstrom-Fehlerwert an einen Verstärkungswert 218, welcher den Drosselstrom-Fehlerwert mit einem Verstärkungsfaktor multipliziert, um den Drosselstrom-Fehlerwert in einen AC-Eingangsspannungs-Fehlerwert zu übersetzen oder auf andere Weise zu konvertieren. Ein dritter Summierungsblock 220 ist so konfiguriert, um einen AC-Eingangsspannungs-Referenzwert durch Addieren des Eingangsspannungs-Fehlerwertes zu der gemessenen AC-Spannung (VAC) an der AC-Schnittstelle 114 zu erzeugen, welcher am Eingang 222 geliefert wird. Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben, wird eine geschätzte Umlaufspannung von dem AC-Eingangsspannungs-Referenzwert abgezogen, um den AC-Eingangsspannungs-Referenzwert in einer Weise einzustellen, welche Leistungsverluste und/oder Spannungen über die Schalter 1–8 und die Dioden 21–28 des Matrix-Wandlermoduls 108 kompensiert, wenn die Energie durch die Drossel 110 umlaufen gelassen wird.
  • In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Steuersystem 200 einen Divisionsblock 224, welcher so konfiguriert ist, um den AC-Eingangsspannungs-Referenzwert von dem Ausgang des dritten Summierungsblocks 220 durch einen kompensierten DC-Ausgangsspannungs-Referenzwert von dem Ausgangswert eines vierten Sunmierungsblockes 230 zu dividieren, um den kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (UC) am Ausgang 228 zu erhalten. Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, entspricht der kompensierte DC-Ausgangsspannungs-Referenzwert der Summe der gemessenen momentanen Ausgangsspannung (VDC), welche an dem vierten Summierungsblock 230 am Eingang 226 geliefert wird, und der geschätzten Spannung über die Schalter 1–8 und die Dioden 21–32 der Energie-Wandlermodule 104, 108, während des aktuellen PWM-Zyklus. Auf diese Weise entspricht der kompensierte DC-Ausgangsspannungs-Referenzwert der effektiven DC-Spannungsdifferenz an dem Eingang des Matrix-Wandlermoduls 108, d. h. der effektiven DC-Spannungsdifferenz zwischen den Knoten 132, 138 während des aktuellen PWM-Zyklus. Mit anderen Worten, der kompensierte DC-Ausgangsspannungs-Referenzwert entspricht der effektiven DC-Ausgangsspannung, welche von der Drossel 110 zwischen den Knoten 132, 138 gesehen wird, welche die Spannungen über die Bauteile der Energie-Wandlermodule 104, 108 bedingt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform repräsentiert die gemessene Momentan-Ausgangsspannung (VDC) am Eingang 226 einen Momentanwert der Ausgangsspannung 160 an der DC-Schnittstelle 102 ebenso wie beispielsweise die in jüngster Zeit abgetastete Ausgangsspannung 160, welche gemessen oder auf andere Weise während des aktuellen PWM-Zyklus (oder aktuellen Schaltintervalls) erhalten wurde. Diesbezüglich beinhaltet die Ausgangsspannung 160 an der DC-Schnittstelle 102 sowohl eine DC-Spannungskomponente als auch eine AC-Spannungskomponente bei der zweiten Harmonischen der AC-Eingangsfrequenz, beispielsweise eine DC-Spannung mit einer überlagerten 120-Hz-AC-Spannung für eine 60-Hz-AC-Energiequelle 120, welche an die AC-Schnittstelle 114 gekoppelt ist. Demnach wird, indem eine gemessene momentane DC-Ausgangsspannung (VDC) benutzt wird, um den Ausgangsenergie-Fehlerwert zu bestimmen (z. B. durch Liefern des Quadrates der gemessenen DC-Ausgangsspannung am Eingang 206), eine harmonische Komponente eingeführt, welche durch den AC-Eingangsspannungs-Fehlerwert reflektiert wird, was zu einem AC-Eingangsspannungs-Referenzwert am Ausgang des dritten Summierungsblockes 220 führt, wobei eine harmonische Komponente beinhaltet ist. Das Dividieren des AC-Eingangsspannungs-Referenzwertes durch den eingestellten DC-Ausgangsspannungswert, welcher die gemessene momentane DC-Ausgangsspannung (VDC) beinhaltet, löscht effektiv oder eliminiert auf andere Weise den Effekt der harmonischen Komponente auf den PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (UC). Als ein Ergebnis wird die gesamte harmonische Störung an der AC-Schnittstelle 114 reduziert.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet das Steuersystem 200 einen Spannungs-Schätzblock 232, welcher so konfiguriert ist, um, basierend auf dem gemessenen Drosselstrom (iL) am Eingang 214, den geschätzten Spannungsverlust für die Energie-Wandlermodule 104, 108 während des aktuellen PWM-Zyklus zu berechnen, zu bestimmen oder auf andere Weise zu schätzen, welcher von dem vierten Summierungsblock 230 und der geschätzten umlaufenden Spannung über die leitenden Schalter 1–8 und Dioden 21–28 des Matrix-Wandlermoduls 108 geliefert wird, wenn die Energie durch die Drossel 110 umlaufen gelassen wird, welche zu dem dritten Summierungsblock 220 geliefert wird. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet der Spannungsschätzblock 232 einen Schaltspannungsschätzblock 234, welcher konfiguriert ist, um eine geschätzte Schaltspannung über einen einzelnen Schalter 1–8 des Matrix-Wandlermoduls 108 zu berechnen oder auf andere Weise zu bestimmen, wenn dieser einzelne Schalter 1–8 den Drosselstrom (iL) führt. Diesbezüglich entspricht die geschätzte Schaltspannung der Spannung über einen leitenden Schalter eines Matrix-Wandlermoduls, wenn die Schalter 1–8 betrieben werden, um Energie an die DC-Schnittstelle 102 zu liefern, wie detaillierter nachfolgend beschrieben wird. Entsprechend einer Ausführungsform wird die geschätzte Schaltspannung durch Multiplizieren des nominellen EIN-Widerstandes der Schalter 1–8 durch den Drosselstrom (iL) bestimmt. In anderen Ausführungsformen kann eine Funktion, welche die Spannung über einen leitenden Schalter als eine Funktion des Stromes, welcher durch den Schalter fließt (oder durch ihn geführt wird), empirisch bestimmt werden und benutzt werden, um die Schaltspannung für den gemessenen Drosselstrom (iL) zu schätzen. In der Praxis kann der nominelle EIN-Widerstand der Schalter oder eine Funktion, um die Spannung über einen leitenden Schalter als eine Funktion des geführten Stromes zu bestimmen, auch aus Datenblättern erhalten werden, welche durch den Hersteller der Schalter geliefert werden. Ein Verstärkungsblock 236 multipliziert die geschätzte Schaltspannung mit zwei, um einen gesamt geschätzten Schaltspannungsabfall zu erhalten, wenn Energie an die DC-Schnittstelle 102 während des aktuellen PWM-Zyklus geliefert wird, da zwei Schalter des Matrix-Wandlermoduls 108 den Drosselstrom (iL) führen, wenn Energie an die DC-Schnittstelle 102 während eines PWM-Zyklus geliefert wird, wie dies oben und in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird. Auf diese Weise repräsentiert der gesamte geschätzte Schaltspannungsabfall den Teil der Spannungsdifferenz zwischen dem Knoten 132 und dem Knoten 138, welcher den Schaltern 1–8 des Matrix-Wandlermoduls 108 zuordenbar ist, wenn Energie an die DC-Schnittstelle 102 geliefert wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der Spannungsschätzblock 232 auch einen Diodenspannungs-Schätzblock 238, welcher so konfiguriert ist, um eine geschätzte Diodenspannung über eine einzelne Diode 21–28 des Matrix-Wandlermoduls 108 zu berechnen oder auf andere Weise zu bestimmen, wenn diese einzelne Diode 21–28 den Drosselstrom (iL) führt. Diesbezüglich entspricht die geschätzte Diodenspannung der Spannung über eine leitende Diode des elektrischen Systems 100, wenn die Schalter 1–8 betrieben werden, um Energie an die DC-Schnittstelle 102 zu liefern. Entsprechend einer Ausführungsform wird die geschätzte Diodenspannung durch Multiplizieren des nominellen EIN-Widerstandes der Dioden 21–28 mit dem Drosselstrom (iL) bestimmt. In anderen Ausführungsformen kann eine Funktion, welche die Spannung über eine leitende Diode als eine Funktion des Stromes, welcher durch die Diode fließt (oder durch sie geführt wird), empirisch bestimmt werden und benutzt werden, um die Diodenspannung für den gemessenen Drosselstrom (iL) zu schätzen. In der Praxis kann der nominelle EIN-Widerstand der Schalter oder einer Funktion, um eine Spannung über einen leitenden Schalter als eine Funktion des geführten Stromes zu bestimmen, von Datenblättern erhalten werden, welche von dem Hersteller der Dioden geliefert werden. Ein Verstärkungsblock 240 multipliziert die geschätzte Diodenspannung mit vier, um einen gesamten geschätzten Diodenspannungsabfall zu erhalten, wenn Energie an die DC-Schnittstelle 102 geliefert wird, da zwei Dioden der Dioden 21–28 des Matrix-Wandlermoduls 108 und zwei Dioden der Dioden 29–32 des ersten Energie-Wandlermoduls 104 den Strom führen, wenn sie Energie an die DC-Schnittstelle 102 während eines PWM-Zyklus liefern, wie dies oben und in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird. Diesbezüglich, wenn man ein Transformationsverhältnis von 1:1 für das Isolationsmodul 106 annimmt, ist der Strom, welcher durch die Dioden 29–32 des ersten Energie-Wandlermoduls 104 fließt, im Wesentlichen gleich zu dem Strom, welcher durch die Dioden 21–28 fließt (wobei jegliche kapazitiven und/oder magnetischen Verluste vernachlässigt werden). Demnach bedingt der gesamte geschätzte Diodenspannungsabfall die Summe der Spannung über die leitenden Dioden 21–28 des Matrix-Wandlermoduls 108 und die Spannungsdifferenz zwischen den Sekundärwicklungen 144 und der DC-Schnittstelle 102. Auf diese Weise repräsentiert der gesamte geschätzte Diodenspannungsabfall den Teil der Spannungsdifferenz zwischen dem Knoten 132 und dem Knoten 138, welcher den Dioden 21–28 des Matrix-Wandlermoduls 108 und dem Isolationsmodul 106 (oder den Primärwicklungen 146) zuordenbar ist, wenn Energie an die DC-Schnittstelle 102 geliefert wird.
  • In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet der Spannungsschätzblock 232 einen Summierblock 242, welcher konfiguriert ist, um den gesamten geschätzten Schalterspannungsabfall von dem Ausgang des Verstärkungsblocks 236 und dem gesamten geschätzten Diodenspannungsabfall von dem Ausgang des Verstärkungsblockes 240 zu addieren, um einen geschätzten gesamten Energielieferungs-Spannungsabfall zu erhalten, d. h. eine geschätzte effektive Spannungsdifferenz zwischen dem Knoten 132 und dem Knoten 138, wenn Energie an die DC-Schnittstelle 102 geliefert wird. Der Summierungsblock 242 ist so konfiguriert, um einen geschätzten gesamten umlaufenden Spannungsabfall von dem geschätzten gesamten Energielieferungs-Spannungsabfall zu subtrahieren, um einen geschätzten Spannungsverlust für die Energie-Wandlermodule 104, 108 zu erhalten, d. h. die geschätzte Spannung über die Schalter 1–8 und die Dioden 21–32 der Energie-Wandlermodule 104, 108 während des aktuellen PWM-Zyklus.
  • Der geschätzte umlaufende gesamte Spannungsabfall repräsentiert eine geschätzte effektive Spannungsdifferenz zwischen dem Knoten 132 und dem Knoten 138, wenn die Schalter 1–8 des Matrix-Wandlermoduls 108 betrieben werden, um Energie durch die Drossel 110 umlaufen zu lassen. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der Spannungsschätzblock 232 einen Verstärkungsblock 244, welcher so konfiguriert ist, um den gemessenen Drosselstrom (iL) am Eingang 214 mit ein halb zu multiplizieren. Diesbezüglich, wenn die Schalter 1–8 des Matrix-Wandlermoduls 108 betrieben werden, um Energie durch die Drossel 110 umlaufen zu lassen (z. B. durch Drehen all der Schalter 1–8 zur gleichen Zeit), wird der Drosselstrom über die zwei Sätze von Schaltern 1–8 geteilt, welche so konfiguriert sind, um Strom in die richtige Richtung vom/zum Knoten 132 zu/vom Knoten 138 zu gestatten. Ein Schätzblock 246 für umlaufende Spannung, welcher konfiguriert ist, um eine geschätzte kombinierte Spannung über einen einzelnen Schalter 1–8 und eine einzelne Diode 21–28 des Matrix-Wandlermoduls 108 zu berechnen oder auf andere Weise zu bestimmen, wenn diese Kombination des Schalters 1–8 und der Diode 21–28 die Hälfte des Drosselstromes führt, während Energie durch die Drossel 110 umlaufen gelassen wird, in einer ähnlichen Weise, wie dies oben im Kontext des Schaltspannungs-Schätzblockes 234 und des Schätzblockes 246 für umlaufende Spannung beschrieben ist. Beispielsweise kann ein geschätzter Spannungsabfall basierend auf dem nominellen Schalt-EIN-Widerstand und dem halben Drosselstrom bestimmt und zu einem geschätzten Diodenspannungsabfall addiert werden, welcher bestimmt ist, basierend auf dem nominellen Dioden-EIN-Widerstand und der Hälfte des Drosselstromes, um den geschätzten kombinierten Spannungsabfall zu erhalten. Ein Verstärkungsblock 248 ist so konfiguriert, um den geschätzten kombinierten Spannungsabfall mit zwei zu multiplizieren, um einen geschätzten gesamt umlaufenden Spannungsabfall zu erhalten, wenn Energie durch die Drossel 110 umlaufen gelassen wird. Beispielsweise wenn Energie durch die Drossel 110 in der Richtung, welche durch den Pfeil 190 angezeigt wird, umlaufen gelassen wird, wird ungefähr eine Hälfte des Drosselstromes 190 vom Knoten 132 durch den Schalter 2 und die Diode 21 zum Knoten 134 geführt, und die andere Hälfte des Drosselstromes wird von dem Knoten 132 zum Knoten 136 durch den Schalter 6 und die Diode 25 geführt. In ähnlicher Weise wird eine Hälfte des Drosselstromes 190 vom Knoten 134 durch den Schalter 8 und die Diode 27 zum Knoten 138 geliefert, und eine Hälfte des Drosselstromes 190 wird von dem Knoten 136 zum Knoten 138 durch den Schalter 4 und die Diode 34 geführt. Damit ist die Spannungsdifferenz zwischen dem Knoten 132 und dem Knoten 138 gleich der Summe der Spannungen über zwei Schalter 2, 8 und die Spannungen über zwei Dioden 21, 27 (oder alternativ die Schalter 4, 6 und Dioden 23, 25), welche jeweils eine Hälfte des Drosselstromes (iL) führen. Auf diese Weise repräsentiert der gesamte geschätzte umlaufende Spannungsabfall von dem Ausgang des Verstärkerblockes 248 die geschätzte effektive Spannungsdifferenz zwischen dem Knoten 132 und dem Knoten 138, wenn Energie durch die Drossel 110 während eines PWM-Zyklus umlaufen gelassen wird.
  • Wie oben dargelegt wird, wird der gesamte geschätzte umlaufende Spannungsabfall von dem Ausgang des Verstärkungsblockes 248 an den dritten Summierungsblock 220 geliefert und von der AC-Eingangsspannungsreferenz (z. B. der Summe der gemessenen AC-Eingangsspannung (VAC) an der AC-Schnittstelle 114 und dem AC-Eingansspannungsfehlerwert) subtrahiert, um den kompensierten AC-Eingangsspannungs-Referenzwert zu erhalten. Diesbezüglich wird der gesamte geschätzte Umlaufspannungsabfall von der AC-Eingangsspannungsreferenz subtrahiert, um die Spannungsdifferenz zwischen dem Knoten 123 und dem Knoten 138 zu bedingen, wenn das Matrix-Wandlermodul 108 betrieben wird, um die Energie umlaufen zu lassen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform wird der gesamte geschätzte umlaufende Spannungsabfall von dem geschätzten Gesamtenergie-Spannungsabfall (z. B. der Summe des gesamten geschätzten Schaltspannungsabfalls vom Verstärkungsblock 236 und dem gesamten geschätzten Diodenspannungsabfall vom Verstärkungsblock 240) durch den Summierungsblock 242 abgezogen, um eine kumulative Spannung über die Komponenten der Energie-Wandlermodule 104, 108 während des aktuellen PWM-Zyklus zu erhalten. Diesbezüglich präsentiert der Ausgang des Summierungsblockes 242 die kumulativen Spannungen über die Schalter 1–8 und Dioden 21–32 der Energie-Wandlermodule 104, 108, während des aktuellen PWM-Zyklus, d. h. den kumulativen Spannungsverlust, welcher den Komponenten der Energie-Wandlermodule 104, 108 zuordenbar ist. Der Ausgang des Summierungsblockes 242 wird an einen Absolutwertblock 250 geliefert, welcher den Absolutwert des gesamten geschätzten Spannungsabfalls bestimmt, um sicherzustellen, dass der Wert, welcher an den vierten Summierungsblock 230 geliefert wird, nicht negativ ist.
  • Wie oben beschrieben, wird die gesamte geschätzte Spannungsdifferenz zwischen den Knoten 132, 138, welche den Komponenten der Energie-Wandlermodule 104, 108 zuordenbar ist, zu der gemessenen DC-Ausgangsspannung (VDC) addiert, um einen kompensierten DC-Ausgangsspannungs-Referenzwert zu erhalten. Auf diese Weise repräsentiert der eingestellte DC-Ausgangsspannungswert eine geschätzte effektive DC-Ausgangsspannung aus der Perspektive der Drossel 110 (d. h. zwischen den Knoten 132, 138), welcher die Spannungen über die Schalter 1–8 und Dioden 21–32 der Energie-Wandlermodule 104, 108 während des aktuellen PWM-Zyklus bedingt. Der kompensierte AC-Eingangsreferenzwert von dem Ausgang des dritten Summierungsblockes 220 wird durch den kompensierten DC-Ausgangsspannungs-Referenzwert von dem Ausgang des vierten Summierungsblocks 230 durch den Divisionsblock 224 dividiert, um den kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (UC) zu erhalten, wie dies oben dargelegt ist. Auf diese Weise bedingt der kompensierte PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (UC) die Spannungsabfälle über die Schalter 1–8 und die Dioden 21–32 der Energie-Wandlermodule 104, 108 während des aktuellen PWM-Zyklus.
  • Mit Bezug nun auf 3 kann in einer beispielhaften Ausführungsform ein elektrisches System konfiguriert sein, um einen Steuerprozess 300 und zusätzliche Aufgaben, Funktionen und Arbeitsabläufe, wie nachfolgend beschrieben, durchzuführen. Die verschiedenen Aufgaben können durch Software, Hardware, Firmware oder irgendeine Kombination davon durchgeführt werden. Zu erläuterten Zwecken kann sich die folgende Beschreibung auf Elemente beziehen, welche oben in Verbindung mit den 1–2 erwähnt sind. In der Praxis können die Aufgaben, Funktionen und Arbeitsabläufe durch unterschiedliche Elemente des beschriebenen Systems durchgeführt werden, wie z. B. das Steuermodul 116, das Steuersystem 200 und/oder das Matrix-Wandlermodul 108. Es sollte gewürdigt werden, dass jede Anzahl von zusätzlichen oder alternativen Aufgaben beinhaltet sein können und dass sie in einer umfassenderen Prozedur oder einem Vorgang eingearbeitet sein können, welcher zusätzliche Funktionalität besitzt, welche hier nicht im Detail beschrieben ist.
  • Mit Bezug auf 3 und mit fortlaufendem Bezug auf die 1–2 wird in einer beispielhaften Ausführungsform der Steuerprozess 300 in Antwort auf eine Unterbrechungsanforderung durchgeführt, welche durch das Steuermodul 116 bei festen geregelten Intervallen erzeugt oder auf andere Weise empfangen wird. Beispielsweise, entsprechend einer Ausführungsform, empfängt das Steuermodul 116 ein Unterbrechungssignal alle zwanzig Mikrosekunden, welches das Steuermodul 116 veranlasst, den Steuerprozess 300 durchzuführen. Der Steuerprozess initialisiert oder beginnt durch das Erhalten von gemessenen Werten für die Eingangsspannung an der Schnittstelle die Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle, den Strom durch den Kondensator und den Strom durch die Drossel (Aufgaben 302, 304, 306, 308). Diesbezüglich erhält das Steuermodul 116 und/oder das Steuersystem 200 momentane Werte für die Eingangsspannung 180 an der AC-Schnittstelle 114, die Ausgangsspannung 160 an der DC-Schnittstelle 102, den Strom 185 durch den Kondensator 112 und den Strom 190 durch die Drossel 110 durch Abtasten, Erfassen oder auf andere Weise Messen der jeweiligen Werte während eines aktuellen PWM-Zyklus (oder Schaltintervalls), was zu einer gemessenen AC-Eingangsspannung (VAC), einer gemessenen DC-Ausgangsspannung (VDC), einem gemessenen Kondensatorstrom (iCAP) und einem gemessenen Drosselstrom (iL) führt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 300 mit dem Identifizieren oder auf andere Weise Bestimmen einer gewünschten Ausgangsspannung für das Ladesystem an der Ausgangsschnittstelle fort (Aufgabe 310). Beispielsweise, entsprechend einer Ausführungsform, kann das Steuermodul 116 einen gewünschten Wert (VREF) für die DC-Ausgangsspannung 160 an der DC-Schnittstelle 102 identifizieren, in Antwort auf das Empfangen eines Befehlssignals, welches indikativ für die gewünschte DC-Ausgangsspannung (VREF) von einem Steuerglied ist, welches zu der DC-Energiequelle 118 gehört (z. B. einem Batterie-Steuerglied). In einer anderen Ausführungsform kann das Steuermodul 116 vorkonfiguriert sein oder auf andere Weise annehmen, dass die gewünschte DC-Ausgangsspannung 160 immer gleich einem konstanten Wert sein wird (z. B. einer vorherigen oder erwarteten Spannung für die DC-Energiequelle 118).
  • Nach dem Identifizieren der gewünschten Spannung an der DC-Schnittstelle fährt der Steuerprozess 300 mit dem Bestimmen einer Eingangsleistungsreferenz, für die Eingangsschnittstelle fort, basierend auf der gewünschten Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle (Aufgabe 312). Wie oben beschrieben, in einer beispielhaften Ausführungsform, bestimmt das Steuermodul 116 und/oder das Steuersystem 200 einen Ausgangsenergie-Fehlerwert, basierend auf einer Differenz zwischen einem Quadrat der gewünschten DC-Ausgangsspannung (V2 REF) und einem Quadrat der gemessenen DC-Ausgangsspannung (V2 DC) und erzeugt einen gewünschten Eingangsleistungs-Referenzwert, um die gewünschte Spannung (VREF) an der DC-Schnittstelle 102 herzustellen, basierend auf dem Ausgangsenergie-Fehlerwert. Das Steuermodul 116 und/oder Steuersystem 200 wandelt den gewünschten Eingangsleistungs-Referenzwert in einen AC-Eingangsstromreferenzwert, subtrahiert den gemessenen Kondensatorstrom (iCAP) von dem Eingangsstrom-Referenzwert, um einen Drosselstrom-Referenzwert zu erhalten, und subtrahiert den Drosselstrom-Referenzwert von dem gemessenen Drosselstrom (iL), um einen Drosselstrom-Fehlerwert zu erhalten. Das Steuermodul 116 und/oder das Steuersystem 200 multipliziert den Drosselstrom-Fehlerwert mit einen Verstärkungsfaktor, um den Drosselstrom-Fehlerwert in einen AC-Eingangsspannungs-Fehlerwert zu transformieren oder auf andere Weise zu wandeln, welcher zu der gemessenen AC-Eingangsspannung (VAC) addiert wird, um einen AC-Eingangsspannungs-Referenzwert zu erhalten. Es wird in der Fachwelt gewürdigt werden, dass der Verstärkungsfaktor ausgewählt oder auf andere Weise geregelt werden kann, um eine gewünschte Bandbreite für das Steuersystem 200 zu liefern.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 300 fort, indem er eine kompensierte Eingangsspannungsreferenz bestimmt, für das Erstellen der gewünschten Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle, welche Spannungen über die Komponenten der Energie-Wandlermodule bedingt (Aufgabe 314). Wie oben beschrieben, bestimmt in einer beispielhaften Ausführungsform das Steuermodul 116 und/oder Steuersystem 200 eine kompensierte AC-Eingangsspannungsreferenz durch Bestimmen einer geschätzten umlaufenden Spannung über die Schalter 1–8 und die Dioden 21–28 des Matrix-Wandlermoduls 108 und subtrahiert die geschätzte umlaufende Spannung von dem AC-Eingangsspannungs-Referenzwert, um einen kompensierten AC-Eingangsspannungs-Referenzwert an dem Ausgang des dritten Summierungsblockes 220 zu erhalten. Diesbezüglich repräsentiert die geschätzte Umlaufspannung das geschätzte Spannungsdifferential zwischen den Eingangsknoten 132, 138 des Matrix-Wandlermoduls 108, während die Schalter S1–S8 des Matrix-Wandlermoduls 108 betrieben werden, um Energie durch die Drossel 110 umlaufen zu lassen. Wie oben in einer Ausführungsform beschrieben, bestimmt das Steuermodul 116 und/oder Steuersystem 200 die geschätzte umlaufende Spannung durch Schätzen der Spannung über einen Schalter des Matrix-Wandlermoduls 108 und einer Diode des Matrix-Wandlermoduls 108, basierend auf einer Hälfte des gemessenen Drosselstromes (z. B. iL/2), Addieren der geschätzten Spannungen über den Schalter und die Diode und Multiplizieren des Ergebnisses mit zwei, da zwei Schalter und zwei Dioden eine Hälfte des Drosselstromes von/zu dem Knoten 132 zu/vom Knoten 138 führen, wenn Energie durch die Drossel 110 umlaufen gelassen wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 300 mit dem Bestimmen einer kompensierten Ausgangsspannungsreferenz fort, welche die Spannungen über die Komponenten der Energie-Wandlermodule bedingt (Aufgabe 316). Wie oben beschrieben, bestimmt in einer beispielhaften Ausführungsform das Steuermodul 116 und/oder das Steuersystem 200 die kompensierte DC-Ausgangsspannungsreferenz durch Addieren eines geschätzten kumulativen Spannungsverlustes für die Energie-Wandlermodule 104, 108 während des aktuellen PWM-Zyklus zu der gemessenen momentanen Ausgangsspannung (VDC), um einen kompensierten DC-Ausgangsspannungs-Referenzwert an dem Ausgang des vierten Summierungsblockes 230 zu erhalten. In einer beispielhaften Ausführungsform bestimmt das Steuermodul 116 und/oder das Steuersystem 200 den geschätzten kumulativen Spannungsverlust für die Energie-Wandlermodule 104, 108 durch Bestimmen einer gesamten geschätzten Energielieferspannung über die Komponenten der Energie-Wandlermodule 104, 108 und durch Subtrahieren der gesamten geschätzten Umlaufspannung über die Komponenten des Matrix-Wandlermoduls 108 von der gesamten geschätzten Energielieferspannung, um den geschätzten kumulativen Spannungsverlust an dem Ausgang des Summierungsblockes 242 zu erhalten. Auf diese Weise repräsentiert der kompensierte DC-Ausgangsspannungswert eine geschätzte effektive DC-Spannung an dem Eingang des Matrix-Wandlermoduls 108, d. h. die effektive DC-Spannung zwischen den Knoten 132, 138 an dem Ausgang der Drossel 110, während eines PWM-Zyklus für den gemessenen Drosselstrom (iL).
  • Wie oben beschrieben, entspricht, entsprechend einer Ausführungsform, die geschätzte Energielieferspannung der Summe der geschätzten Spannungen über die Schalter des Matrix-Wandlermoduls 108, wenn die Schalter 1–8 betrieben werden, um Energie an die DC-Schnittstelle 102 zu liefern, und der geschätzten Spannungen über den Dioden der Energie-Wandlermodule 104, 108, wenn Energie an die DC-Schnittstelle geliefert wird. Das Steuermodul 116 und/oder das Steuersystem 200 berechnet oder bestimmt auf andere Weise den gesamten geschätzten Schaltspannungsabfall, wenn Energie an die DC-Schnittstelle 102 geliefert wird, und zwar durch Schätzen des Spannungsabfalls (oder Spannungsverlustes) über einen leitenden Schalter des Matrix-Wandlermoduls 108 und durch Multiplizieren des geschätzten Schalterspannungsabfalls mit zwei, wie oben beschrieben. In einer ähnlichen Weise berechnet das Steuermodul 116 und/oder das Steuersystem 200 oder bestimmt auf andere Weise den gesamten geschätzten Diodenspannungsabfall, wenn Energie an die DC-Schnittstelle 102 geliefert wird, durch Schätzen des Spannungsabfalls (oder Spannungsverlustes) über eine leitende Diode des Matrix-Wandlermoduls 108 und Multiplizieren des geschätzten Diodenspannungsabfalls mit vier. Demnach repräsentiert die gesamte geschätzte Energie-Lieferspannung die Differenz zwischen der Spannungsreferenz zwischen den Eingangsknoten 132, 138 und der Ausgangsspannung an der DC-Schnittstelle 102, oder, mit anderen Worten, den Anteil der effektiven Ausgangsspannung, wenn diese von der Drossel 110 an den Eingangsknoten 132, 138 betrachtet wird, welche den Spannungsabfällen (oder den Spannungsverlusten) über den Schaltern und Dioden der Energie-Wandlermodule 104, 108 zuordenbar ist, wenn Energie an die DC-Schnittstelle 102 geliefert wird.
  • Mit Bezug wieder auf 3 und mit fortlaufendem Bezug auf 1–2 fährt der Steuerprozess 300 mit dem Bestimmen eines kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwertes fort, basierend auf dem Verhältnis der kompensierten Eingangsspannungsreferenz zu der kompensierten Ausgangsspannungsreferenz (Aufgabe 318). Wie oben beschrieben dividiert in einer beispielhaften Ausführungsform das Steuermodul 116 und/oder das Steuersystem 200 den kompensierten AC-Eingangsspannungs-Referenzwert von dem Ausgang des dritten Summierungsblockes 220 durch den kompensierten DC-Ausgangsspannungs-Referenzwert an dem Ausgang des vierten Summierungsblocks 230, um den kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (UC) am Ausgang 228 zu erhalten. Auf diese Weise bedingt der kompensierte PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (UC) die Spannung über den Schaltern 1–8 und den Dioden 21–32 der Energie-Wandlermodule 104, 108 während eines PWM-Zyklus.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Steuerprozess 300 mit dem Bestimmen der PWM-Befehlssignale fort, um die Schalter des Matrix-Wandlermoduls basierend auf dem kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert für das Matrix-Wandlermodul zu betreiben, und mit dem Betreiben der Schalter des Matrix-Wandlermoduls entsprechend der PWM-Befehlssignale (Aufgaben 320, 322). Diesbezüglich bestimmt das Steuermodul 116 die PWM-Befehlssignale, um die Schalter 1–8 während des nächsten PWM-Zyklus zu betreiben, so dass das Matrix-Wandlermodul 108 Energie von der AC-Schnittstelle 113 an die DC-Schnittstelle 102 während des nächsten PWM-Zyklus bei einer Aussteuerung (d) gleich zu eins minus dem kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (d = 1 – UC) liefert. Während des nächsten PWM-Zyklus betreibt das Steuermodul 116 die Schalter 1–8 des Matrix-Wandlermoduls 108 entsprechend den PWM-Befehlssignalen, um Energie von der AC-Schnittstelle 114 an die DC-Schnittstelle 102 für einen Prozentsatz des PWM-Zyklus entsprechend zu der Aussteuerung (d) zu liefern. Diesbezüglich betreibt das Steuermodul 116 die Schalter 1–8 des Matrix-Wandlermoduls 108, um den Drosselstrom durch das Matrix-Wandlermodul 108 umlaufen zu lassen oder auf andere Weise zirkulieren zu lassen, ohne Energie an die DC-Schnittstelle 102 für einen Prozentsatz des PWM-Zyklus entsprechend dem kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert (UC) zu liefern.
  • Beispielsweise, mit Bezug wieder auf 1, wenn die Spannung an der AC-Schnittstelle 114 positiv ist, schließt das Steuermodul 116 gleichzeitig die Schalter 2, 4, 6 und 8 (oder schaltet sie ein), um den Drosselstrom (iL) durch das Matrix-Wandlermodul 108 für eine erste Zeitperiode (t1) umlaufen zu lassen oder auf andere Weise zirkulieren zu lassen, entsprechend einem ersten Anteil des PWM-Zyklus. Die Schalter 2 und 6 und die Dioden 21 und 25 führen jeweils wenigstens einen Anteil des Drosselstromes (IL) am Knoten 132, und die Schalter 8 und 4 und die Dioden 27 und 23 führen jeweils den Anteil des Drosselstromes, welcher durch die Schalter 2 und 6 und die Dioden 21 und 25 fließt, jeweils zum Knoten 138. Das Steuermodul 116 öffnet darauf folgend die Schalter 6 und 8 (oder schaltet sie aus), während die Schalter 2 und 4 in einem geschlossenen Zustand bleiben, um den Drosselstrom (iL) vom Knoten 132 zum Knoten 138 durch die Primärwicklungen 146 zu führen, und legen eine Spannung über die Primärwicklungen 146 an, wodurch Energie an die DC-Schnittstelle 102 (über Sekundärwicklungen 144 und das Energie-Wandlermodul 104 für eine zweite Zeitperiode (t2) geliefert wird, entsprechend zu einem zweiten Anteil an des PWM-Zyklus. Das Steuermodul 116 schließt dann gleichzeitig die Schalter 2, 4, 6 und 8 (oder schaltet sie ein), um den Drosselstrom (iL) durch das Matrix-Wandlermodul 108 für eine dritte Zeitperiode (t3) umlaufen zu lassen oder auf andere Weise zirkulieren zu lassen, entsprechend zu einem dritten Anteil des PWM-Zyklus. Das Steuermodul 116 öffnet darauf folgend die Schalter 2 und 4 (oder schaltet sie aus), während die Schalter 6 und 8 in einem geschlossenen Zustand bleiben, um den Drosselstrom (iL) vom Knoten 132 zum Knoten 138 durch die Primärwicklungen 146 zu führen, und legt eine Spannung über die Primärwicklungen 146 an und liefert dadurch Energie an die DC-Schnittstelle 102 (über die Sekundärwicklungen 144 und das Energie-Wandlermodul 104) für eine vierte Zeitperiode (t4) entsprechend zu dem verbleibenden Anteil des PWM-Zyklus. Die Summe der vier Zeitperioden entspricht der Dauer des PWM-Zyklus, wobei die Summe der ersten Zeitperiode und der dritten Zeitperiode dividiert durch die Summe der vier Zeitperioden dem kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert
    Figure 00360001
    und die Summe der zweiten Zeitperiode und der vierten Zeitperiode dividiert durch die Summe der vier Zeitperioden der Aussteuerung
    Figure 00360002
    entspricht.
  • Umgekehrt, wenn die Spannung der AC-Schnittstelle 114 negativ ist, schließt das Steuermodul 116 gleichzeitig die Schalter 1, 3, 5 und 7 (oder schaltet sie ein), um den Drosselstrom (iL) durch das Matrix-Wandlermodul 108 für eine erste Zeitperiode (t1) umlaufen zu lassen oder auf andere Weise zirkulieren zu lassen. Das Steuermodul 116 öffnet darauf folgend die Schalter 5 und 7 (oder schaltet sie ab), während die Schalter 1 und 3 in einem geschlossenen Zustand bleiben, um den Drosselstrom (iL) vom Knoten 138 zum Knoten 132 durch die Primärwicklungen 146 zu führen, und legt eine Spannung über den Primärwicklungen 146 an und liefert dadurch Energie an die DC-Schnittstelle 102 (über Sekundärwicklungen 144 und das Energie-Wandlermodul 104) für eine zweite Zeitperiode (t2). Das Steuermodul 116 schließt dann gleichzeitig die Schalter 1, 3, 5 und 7 (oder schaltet sie ein), um den Drosselstrom (iL) durch die Matrix-Wandlermodule 108 für eine dritte Zeitperiode (t3) umlaufen oder auf andere Weise zirkulieren zu lassen, und öffnet darauf folgend die Schalter 1 und 3 (oder schaltet sie aus), während die Schalter 5 und 7 in einem geschlossenen Zustand bleiben, um den Drosselstrom (iL) vom Knoten 138 zum Knoten 132 durch die Primärwicklungen 146 zu führen und um eine Spannung über die Primärwicklungen 146 anzulegen, und liefert dadurch Energie an die DC-Schnittstelle 102 (über Sekundärwicklungen 144 und das Energie-Wandlermodul 104) für eine vierte Zeitperiode (t4). Wie oben dargelegt, entspricht die Summe der vier Zeitperioden der Dauer des PWM-Zyklus, wobei das Verhältnis der Summe der ersten Zeitperiode und der dritten Zeitperiode zu der Dauer des PWM-Zyklus dem kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert entspricht und das Verhältnis der Summe der zweiten Zeitperiode und der vierten Zeitperiode der Dauer des PWM-Zyklus der Aussteuerung (d) entspricht.
  • Wieder mit Bezug auf 3 kann sich der Steuerprozess 300 während des Betriebes des elektrischen Systems 100 wiederholen, um eine gewünschte DC-Ausgangsspannung an der DC-Schnittstelle 102 herzustellen. Diesbezüglich, während das Matrix-Wandlermodul 108 betrieben wird, um Energie an die DC-Schnittstelle 102 entsprechend der Aussteuerung (d) während eines PWM-Zyklus zu liefern, wiederholt das Steuermodul 116 und/oder das Steuersystem 200 den Steuerprozess 300, um einen kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert für den nächsten PWM-Zyklus zu bestimmen, und so weiter.
  • Um kurz zusammenzufassen, ein Vorteil der Systeme und/oder Verfahren, welche oben beschrieben sind, besteht darin, dass ein Aufschaltungssteuersystem benutzt werden kann, um ein Matrix-Wandlermodul zu betreiben, um eine gewünschten DC-Ausgangsspannung zu erhalten, während zur gleichen Zeit ein im wesentlichen Einheitsfaktor und eine niedrige gesamtharmonische Störung an dem AC-Eingang erreicht wird. Wie oben dargelegt, wird der geschätzte kumulative Spannungsverlust über die Schalter und Dioden der Energie-Wandlermodule zu der gemessenen DC-Ausgangsspannung addiert, welche umgekehrt die Aussteuerung erhöht (oder den Aussteuerungs-Steuerwert erniedrigt), um das Matrix-Wandlermodul in einer Weise zu betreiben, welche die Verluste bedingt, welche durch die Schalter und Dioden verursacht sind. Als Ergebnis werden die Genauigkeit und die dynamische Leistungsfähigkeit des Aufschaltungssteuersystems verbessert.
  • Der Kürze wegen können hier nicht im Detail herkömmliche Techniken, welche sich auf elektrische Energie- und/oder Leistungswandlung, elektrische Ladesysteme, Leistungswandler, Pulsbreitenmodulation (PWM) und andere funktionelle Gesichtspunkte der Systeme (und die einzelnen betreibenden Komponenten der Systeme) beziehen, beschrieben werden. Außerdem ist beabsichtigt, dass die verbindenden Linien, welche in verschiedenen Figuren, welche hier enthalten sind, gezeigt werden, beispielhafte Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen repräsentieren sollen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionelle Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform des Gegenstandes vorhanden sein können.
  • Techniken und Technologien können hier in Termen von funktionellen und/oder logischen Blockbauteilen und mit Bezug auf symbolische Wiedergaben von Operationen, Prozessaufgaben und Funktionen, welche durch verschiedene Berechnungsbauteile oder -einrichtungen ausgeführt werden. Es sollte gewürdigt werden, dass die verschiedenen Blockbauteile, welche in den Figuren gezeigt werden, durch irgendeine Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten realisiert werden kann, welche so konfiguriert sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform der Erfindung verschiedene integrierte Schaltbaukomponenten, z. B. Speicherelemente, Digitalsignal-Verarbeitungselemente, logische Elemente, Look-up- bzw. Verweistabellen oder Ähnliches anwenden, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuereinrichtungen ausführen können.
  • Die vorausgegangene Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, welche miteinander ”verbunden” oder ”gekoppelt” sind. Wie es hier gebraucht wird, ohne dass es ausdrücklich festgestellt wird, bedeutet ”verbunden”, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal verbunden ist (oder direkt kommuniziert), und dies nicht notwendigerweise auf mechanische Weise. In ähnlicher Weise, es sei denn, es wird ausdrücklich in anderer Weise festgestellt, bedeutet ”gekoppelt”, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit diesem kommuniziert), und dies nicht notwendigerweise auf mechanische Art. Demnach, obwohl die Figuren eine beispielhafte Anordnung von Elementen oder direkten elektrischen Verbindungen zwischen den Schaltelementen darstellen können, können zusätzliche dazwischen liegende Elemente, Einrichtungen, Merkmale oder Komponenten in einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstandes vorhanden sein. Zusätzlich kann auch eine bestimmte Terminologie hier auch nur zum Zweck der Referenz benutzt werden, und es ist nicht beabsichtigt, dass diese eingrenzend ist. Die Terme ”erster”, ”zweiter” und andere derartige numerische Terme, welche sich auf Strukturen beziehen, beinhalten keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird klar durch den Kontext angezeigt.
  • Wie es hier gebraucht wird, bedeutet ein ”Knoten” irgendein interner oder externer Referenzpunkt, ein Verbindungspunkt, eine Verbindung, Signalleitung, leitendes Element oder Ähnliches, bei welchem ein gegebenes Signal, ein logischer Pegel, eine Spannung, ein Datenfeld, Strom oder eine Größe vorhanden ist. Außerdem können zwei oder mehr Knoten durch ein physikalisches Element realisiert sein (und zwei oder mehr Signale können gemultiplext, moduliert oder auf andere Weise unterschieden sein, obwohl sie sogar an einem gemeinsamen Knoten empfangen oder ausgegeben werden).
  • Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorausgegangenen detaillierten Beschreibung präsentiert wurde, sollte gewürdigt werden, dass eine große Anzahl von Variationen existiert. Es sollte gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen, welche hier beschrieben sind, nicht den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration des beanspruchten Gegenstandes in irgendeiner Weise eingrenzen sollen. Vielmehr wird die vorausgegangene detaillierte Beschreibung Fachleuten eine bequeme Anleitung für das Implementieren der beschriebenen Ausführungsform oder Ausführungsformen liefern. Es sollte davon ausgegangen werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und in der Anordnung der Elemente durchgeführt werden können, ohne vom Umfang, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen, welche bekannte Äquivalente und voraussehbare Äquivalente zur Zeit des Einreichens dieser Patentanmeldung beinhalten.
  • WEITERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
    • 1. Elektrisches System, welches aufweist: eine Eingangsschnittstelle; eine Ausgangsschnittstelle; ein erstes Energie-Wandlermodul, welches zwischen der Eingangsschnittstelle und der Ausgangsschnittstelle gekoppelt ist, wobei das erste Energie-Wandlermodul ein oder mehrere Schaltelemente beinhaltet; ein induktives Element, welches elektrisch in Reihe zwischen der Eingangsschnittstelle und dem ersten Energie-Wandlermodul gekoppelt ist; und ein Steuermodul, welches an das erste Energie-Wandlermodul und das induktive Element gekoppelt ist, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, um: einen kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert zu bestimmen, um das erste Energie-Wandlermodul zu betreiben, um eine gewünschte Spannung an der Ausgangsschnittstelle herzustellen, wobei der Aussteuerungs-Steuerwert durch einen Strom durch das induktive Element beeinflusst wird und die Spannung über eines oder mehrere Schaltelemente bedingt, während das erste Energie-Wandlermodul betrieben wird; und das eine oder mehrerer Schaltelemente des ersten Energie-Wandlermoduls zu betreiben, um Energie an die Ausgangsschnittstelle mit einer Aussteuerung zu liefern, welche durch den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert beeinflusst ist.
    • 2. Elektrisches System nach Ausführungsform 1, wobei das Steuermodul an die Eingangsschnittstelle und die Ausgangsschnittstelle gekoppelt ist und konfiguriert ist, um: eine gemessene Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle zu erhalten; eine Eingangsspannungsreferenz zu bestimmen, um das erste Energie-Wandlermodul zu betreiben, um die gewünschte Spannung an der Ausgangsschnittstelle basierend auf der gemessenen Ausgangsspannung herzustellen; die gemessene Ausgangsspannung einzustellen, basierend wenigstens zum Teil auf einem Strom durch das induktive Element, um eine kompensierte Ausgangsspannung zu erhalten; und den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil auf der Eingangsspannungsreferenz und der kompensierten Ausgangsspannung.
    • 3. Elektrisches System nach Ausführungsform 2, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, um die Eingangsspannungsreferenz einzustellen, basierend wenigstens zum Teil auf dem Strom durch das induktive Element, bevor der kompensierte Aussteuerungs-Steuerwert bestimmt wird.
    • 4. Elektrisches System nach Ausführungsform 3, wobei: das Steuermodul die Eingangsspannungsreferenz einstellt, basierend wenigstens zum Teil auf dem Strom durch das induktive Element, um eine kompensierte Eingangsspannungsreferenz zu erhalten; und das Steuermodul konfiguriert ist, um die kompensierte Eingangsspannungsreferenz durch die kompensierte Ausgangsspannung zu dividieren, um den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert zu erhalten.
    • 5. Elektrisches System nach Ausführungsform 2, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, um: einen geschätzten Spannungsverlust für das erste Energie-Wandlermodul zu bestimmen, basierend auf dem Strom durch das induktive Element; und die gemessene Ausgangsspannung durch Addieren des geschätzten Spannungsverlustes zu der gemessenen Ausgangsspannung zu erhöhen, um die kompensierte Ausgangsspannung zu erhalten.
    • 6. Elektrisches System nach Ausführungsform 1, welches ferner aufweist: ein zweites Energie-Wandlermodul, welches an die Ausgangsschnittstelle gekoppelt ist; und ein Isolationsmodul, welches zwischen dem ersten Energie-Wandlermodul und dem zweiten Energie-Wandlermodul gekoppelt ist, wobei das Isolationsmodul eine galvanische Isolation zwischen dem ersten Energie-Wandlermodul und dem zweiten Energie-Wandlermodul liefert.
    • 7. Elektrisches System nach Ausführungsform 6, wobei das Steuermodul an die Eingangsschnittstelle und die Ausgangsschnittstelle gekoppelt ist und konfiguriert ist, um: eine gemessene Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle zu erhalten; einen geschätzten Spannungsverlust für das erste Energie-Wandlermodul zu bestimmen, basierend auf dem Strom durch das induktive Element; den geschätzten Spannungsverlust und die gemessene Ausgangsspannung zu addieren, um eine kompensierte Ausgangsspannung zu erhalten; eine Eingangspannungsreferenz zu bestimmen, um das ersten erste Energie-Wandlermodul zu betreiben, um die gewünschte Spannung an der Ausgangsschnittstelle herzustellen, basierend auf der gemessenen Ausgangsspannung; und den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil, auf der Eingangspannungsreferenz und der kompensierten Ausgangsspannung.
    • 8. Elektrisches System nach Ausführungsform 7, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, um: eine geschätzte Umlaufspannung für das erste Energie-Wandlermodul zu bestimmen, basierend auf dem Strom durch das induktive Element, wobei die geschätzte Umlaufspannung für das Betreiben des einen oder mehrerer Schaltelement des ersten Energie-Wandlermoduls zuordenbar ist, um Energie durch das induktive Element umlaufen zu lassen; die geschätzte Umlaufspannung von der Eingangsspannungsreferenz zu subtrahieren, um eine kompensierte Eingangsspannungsreferenz zu erhalten; und die kompensierte Eingangsspannungsreferenz durch die kompensierte Ausgangsspannung zu dividieren, um den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert zu erhalten.
    • 9. Elektrisches System nach Ausführungsform 8, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, um den geschätzten Spannungsverlust zu bestimmen durch: Bestimmen einer geschätzten Energie-Lieferspannung für das ersten Energie-Wandlermodul, basierend auf dem Strom durch das induktive Element, wobei die geschätzte Energie-Lieferspannung dem Betreiben des einen oder mehrerer Schaltelement des ersten Energie-Wandlermoduls zuordenbar ist, um Energie an die Ausgangsschnittstelle zu liefern; und die geschätzte Umlaufspannung von der geschätzten Energie-Lieferspannung zu subtrahieren, um den geschätzten Spannungsverlust zu erhalten.
    • 10. Elektrisches System nach Ausführungsform 6, wobei das erste Energie-Wandlermodul ein Matrix-Wandlermodul aufweist, welches beinhaltet: einen ersten Knoten; einen zweiten Knoten; einen dritten Knoten; einen vierten Knoten; ein erstes Schaltelement, welches zwischen dem ersten Knoten und dem dritten Knoten gekoppelt ist, wobei das erste Schaltelement konfiguriert ist, um Strom von dem dritten Knoten zu dem ersten Knoten zu gestatten, wenn das erste Schaltelement geschlossen ist; ein zweites Schaltelement, welches zwischen dem ersten Schaltelement und dem dritten Knoten gekoppelt ist, wobei das zweite Schaltelement so konfiguriert ist, um Strom von dem ersten Knoten zu dem dritten Knoten zu gestatten, wenn das zweite Schaltelement geschlossen ist; ein drittes Schaltelement, welches zwischen dem ersten Knoten und dem vierten Knoten gekoppelt ist, wobei das dritte Schaltelement konfiguriert ist, um Strom von dem vierten Knoten zu dem ersten Knoten zuzulassen, wenn das dritte Schaltelement geschlossen ist; ein viertes Schaltelement, welches zwischen dem dritten Schaltelement und dem vierten knoten gekoppelt ist, wobei das vierte Schaltelement so konfiguriert ist, um Strom von dem ersten Knoten zu dem vierten Knoten zu gestatten, wenn das vierte Schaltelement geschlossen ist; ein fünftes Schaltelement, welches zwischen dem zweiten Knoten und dem vierten Knoten gekoppelt ist, wobei das fünfte Schaltelement konfiguriert ist, um Strom von dem zweiten Knoten zu dem vierten Knoten zu gestatten, wenn das fünfte Schaltelement geschlossen ist; ein sechstes Schaltelement, welches zwischen dem fünften Schaltelement und dem zweiten Knoten gekoppelt ist, wobei das sechste Schaltelement konfiguriert ist, um Strom von dem vierten Knoten zu dem zweiten Knoten zu gestatten, wenn das sechste Schaltelement geschlossen ist; ein siebtes Schaltelement, welches zwischen dem zweiten Knoten und dem dritten Knoten gekoppelt ist, wobei das siebte Schaltelement konfiguriert ist, um Strom von dem zweiten Knoten zu dem dritten Knoten zu gestatten, wenn das siebte Schaltelement geschlossen ist; und ein achtes Schaltelement, welches zwischen dem siebten Schaltelement und dem zweiten Knoten gekoppelt ist, wobei das achte Schaltelement konfiguriert ist, um einen Strom von dem dritten Knoten zu dem zweiten Knoten zu gestatten, wenn das achte Schaltelement geschlossen ist.
    • 11. Elektrisches System nach Ausführungsform 10, wobei: das induktive Element elektrisch in Reihe zwischen dem ersten Knoten des Matrix-Wandlermoduls und einem ersten Eingangsknoten der Eingangsschnittstelle gekoppelt ist; der zweite Knoten des Matrix-Wandlermoduls an einen zweiten Eingangsknoten der Eingangsschnittstelle gekoppelt ist; das Isolationsmodul aufweist: einen ersten Satz von Wicklungen, welcher zwischen dem dritten Knoten und dem vierten Knoten gekoppelt ist, und einen zweiten Satz von Wicklungen, welcher an das zweite Energie-Wandlermodul gekoppelt ist, wobei der zweite Satz von Wicklungen magnetisch an den ersten Satz von Wicklungen gekoppelt ist; und das Steuermodul konfiguriert ist, um das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement, das vierte Schaltelement, das fünfte Schaltelement, das sechste Schaltelement, das siebte Schaltelement und das achte Schaltelement zu betreiben, um Energie an die Ausgangsschnittstelle mit der Aussteuerung zu liefern, welche dem kompensierten Aussteuerungs–Steuerwert entspricht.
    • 12. Verfahren für das Liefern von Energie von einer Eingangsschnittstelle zu einer Ausgangsschnittstelle, wobei ein Energie-Wandlermodul benutzt wird, welches zwischen der Eingangsschnittstelle und der Ausgangsschnittstelle gekoppelt ist, wobei das Energie-Wandlermodul eine Vielzahl von Schaltelementen beinhaltet, welche an ein induktives Element gekoppelt ist, wobei das Verfahren aufweist: Erhalten einer gemessenen Spannung an der Ausgangsschnittstelle; Erhalten eines Stromes durch das induktive Element; Bestimmen eines eingestellten Spannungsverlustes für das Energie-Wandlermodul, basierend auf dem Strom durch das induktive Element; Addieren der gemessenen Spannung zu dem geschätzten Spannungsverlust, um eine kompensierte Ausgangsspannung zu erhalten; Bestimmen einer Eingangsspannungsreferenz, um eine gewünschte Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle herzustellen; Bestimmen eines kompensierten Aussteuerungs-Steuerwertes in einer Weise, welche durch die Eingangsspannungsreferenz und die kompensierte Ausgangsspannung beeinflusst ist; und Betreiben der Vielzahl von Schaltelementen, um Energie von der Eingangsschnittstelle an die Ausgangsschnittstelle zu liefern, mit einer Aussteuerung, welche durch den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert beeinflusst ist.
    • 13. Verfahren nach Ausführungsform 12, welches ferner aufweist: Bestimmen einer geschätzten Umlaufspannung für das Energie-Wandlermodul, basierend auf dem Strom durch das induktive Element, wobei die geschätzte Umlaufspannung wenigstens zum Teil auf einer geschätzten Spannung über die Vielzahl von Schaltelementen basiert, wenn die Vielzahl der Schaltelemente betrieben wird, um Energie durch das induktive Element umlaufen zu lassen; und Subtrahieren der geschätzten Umlaufspannung von der Eingangsspannungsreferenz, um eine kompensierte Eingangsspannungsreferenz zu erhalten, wobei das Bestimmen des kompensierten Aussteuerungs-Steuerwertes das Dividieren der kompensierten Eingangsspannungsreferenz durch die kompensierte Ausgangsspannung aufweist.
    • 14. Verfahren nach Ausführungsform 13, wobei das Energie-Wandlermodul eine Vielzahl von Dioden beinhaltet, wobei jede Diode antiparallel zu einem jeweiligen Schaltelement der Vielzahl von Schaltelementen konfiguriert ist, und wobei das Bestimmen der geschätzten Umlaufspannung aufweist: Bestimmen einer geschätzten Schaltspannung über einen Teilsatz der Vielzahl von Schaltelementen, wenn die Vielzahl der Schaltelemente betrieben wird, um Energie durch das induktive Element umlaufen zu lassen; Bestimmen einer geschätzten Diodenspannung über einen Teilsatz der Vielzahl von Dioden, wenn die Vielzahl der Schaltelemente betrieben wird, um Energie durch das induktive Element umlaufen zu lassen; und Addieren der geschätzten Schaltspannung und der geschätzten Diodenspannung, um die geschätzte Umlaufspannung zu erhalten.
    • 15. Verfahren nach Ausführungsform 13, wobei das Bestimmen des geschätzten Spannungsverlustes aufweist: Bestimmen einer geschätzten Energie-Lieferspannung, für das Energie-Wandlermodul, basierend auf dem Strom durch das induktive Element, wobei die geschätzte Energie-Lieferspannung wenigstens zum Teil auf einer geschätzten Spannung über die Vielzahl von Schaltelementen basiert, wenn die Vielzahl der Schaltelement betrieben wird, um Energie an die Ausgangsschnittstelle zu liefern; und Subtrahieren der geschätzten Umlaufspannung von der geschätzten Energie-Lieferspannung, um den geschätzten Spannungsverlust zu erhalten.
    • 16. Verfahren nach Ausführungsform 15, wobei das Energie-Wandlermodul eine Vielzahl von Dioden beinhaltet, wobei jede Diode antiparallel zu einem jeweiligen Schaltelement der Vielzahl von Schaltelementen konfiguriert ist, und wobei: das Bestimmen der geschätzten Umlaufspannung aufweist: Bestimmen einer geschätzten ersten Schalterspannung über die leitenden Schaltelemente, wenn die Vielzahl der Schaltelemente betrieben wird, um Energie durch das induktive Element umlaufen zu lassen; Bestimmen einer ersten geschätzten Diodenspannung über die leitenden Dioden, wenn die Vielzahl der Schaltelemente betrieben wird, um Energie durch das induktive Element umlaufen zu lassen; und Addieren der ersten geschätzten Schaltspannung und der ersten geschätzten Diodenspannung, um die geschätzte Umlaufspannung zu erhalten; und wobei das Bestimmen der geschätzten Energie-Lieferspannung aufweist: Bestimmen einer zweiten geschätzten Schalterspannung über die leitenden Schaltelemente der Vielzahl von Schaltelementen, wenn die Vielzahl der Schaltelemente betrieben wird, um Energie an die Ausgangsschnittstelle zu liefern; Bestimmen einer zweiten geschätzten Diodenspannung über die leitenden Dioden der Vielzahl von Dioden, wenn die Vielzahl der Schaltelemente betrieben wird, um Energie an die Ausgangsschnittstelle zu liefern; und Addieren der zweiten geschätzten Schaltspannung und der zweiten geschätzten Diodenspannung, um die geschätzte Energie-Lieferspannung zu erhalten.
    • 17. Verfahren nach Ausführungsform 12, wobei die Aussteuerung einem Minus des kompensierten Aussteuerungs-Steuerwertes entspricht, wobei das Betreiben der Vielzahl von Schaltelementen, um Energie von der Eingangsschnittstelle an die Ausgangsschnittstelle mit der Aussteuerung zu liefern, aufweist: Bestimmen von Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Befehlssignalen für das Betreiben der Vielzahl von Schaltelementen, um Energie von einer AC-Energiequelle zu liefern, welche mit der Eingangsschnittstelle an eine DC-Energiequelle gekoppelt ist, welche an die Ausgangsschnittstelle gekoppelt ist, für einen Prozentsatz eines Schaltintervalls, wobei der Prozentsatz gleich der Aussteuerung ist; und Betreiben der Vielzahl von Schaltelementen entsprechend zu den PWM-Befehlssignalen.
    • 18. Verfahren nach Ausführungsform 12, wobei das Bestimmen der Eingangsspannungsreferenz aufweist: Bestimmen einer Eingangs-Leistungsreferenz für die Eingangsschnittstelle, basierend auf der gewünschten Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle und der gemessenen Spannung an der Ausgangsschnittstelle; Bestimmen einer Eingangsstromreferenz, basierend auf der Eingangs-Leistungsreferenz; Bestimmen einer Drosselstromreferenz, basierend auf einer Differenz zwischen der Eingangsstromreferenz und einem gemessenen Strom durch ein kapazitives Element, welches elektrisch parallel zu der Eingangsschnittstelle gekoppelt ist; Subtrahieren der Drosselstromreferenz von dem Strom durch das induktive Element, um einen Drosselstromfehler zu erhalten; Wandeln des Drosselstromfehlers in einen Eingangsspannungsfehler; und Addieren des Eingangsspannungsfehlers und einer gemessenen Spannung an der Eingangsschnittstelle, um die Eingangsspannungsreferenz zu erhalten.
    • 19. Elektrisches System, welches aufweist: eine Gleichstrom-(DC-)Schnittstelle; eine Wechselstrom-(AC-)Schnittstelle; ein Isolationsmodul, welches einen ersten Satz von Wicklungen beinhaltet, welche magnetisch an einen zweiten Satz von Wicklungen gekoppelt sind; ein erstes Energie-Wandlermodul, welches zwischen der DC-Schnittstelle und dem ersten Satz von Wicklungen gekoppelt ist; ein zweites Energie-Wandlermodul, welches an den zweiten Satz der Wicklungen gekoppelt ist, wobei das zweite Energie-Wandlermodul eine Vielzahl von Schaltern beinhaltet; ein induktives Element, welches zwischen dem zweiten Energie-Wandlermodul und der AC-Schnittstelle gekoppelt ist; und ein Steuermodul, welches an die DC-Schnittstelle, die AC-Schnittstelle, das induktive Element und das zweite Energie-Wandlermodul gekoppelt ist, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, um: eine Eingangsspannungsreferenz zu bestimmen, um eine gewünschte Spannung an der DC-Schnittstelle herzustellen, basierend auf einer gemessenen Spannung an der DC-Schnittstelle, einem gemessenen Strom durch das induktive Element und einer gemessenen Spannung an der AC-Schnittstelle; einen geschätzten kumulativen Spannungsverlust für das zweite Energie-Wandlermodul zu bestimmen, basierend auf dem gemessenen Strom durch das induktive Element; die gemessene Spannung an der DC-Schnittstelle und den geschätzten kumulativen Spannungsverlust zu addieren, um eine kompensierte Ausgangsspannung zu erhalten; einen kompensierten Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Aussteuerungs-Steuerwert zu bestimmen, um das erste Energie-Wandlermodul zu betreiben, basierend auf der Eingangsspannungsreferenz und der kompensierten Ausgangsspannung; und die Vielzahl der Schalter des zweiten Energie-Wandlermoduls entsprechend dem kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert zu betreiben.
    • 20. Elektrisches System nach Ausführungsform 19, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, um: eine geschätzte Umlaufspannung für das zweite Energie-Wandlermodul zu bestimmen, basierend auf dem gemessenen Strom durch das induktive Element; die geschätzte Umlaufspannung von der Eingangsspannungsreferenz zu subtrahieren, um eine kompensierte Eingangsspannungsreferenz zu erhalten; und den kompensierten PWM-Aussteuerungs-Steuerwert durch Dividieren der kompensierten Eingangsspannungsreferenz durch die kompensierte Ausgangsspannung zu bestimmen.

Claims (10)

  1. Elektrisches System, welches aufweist: eine Eingangsschnittstelle; eine Ausgangsschnittstelle; ein erstes Energie-Wandlermodul, welches zwischen der Eingangsschnittstelle und der Ausgangsschnittstelle gekoppelt ist, wobei das erste Energie-Wandlermodul ein oder mehrere Schaltelemente beinhaltet; ein induktives Element, welches elektrisch in Reihe zwischen der Eingangsschnittstelle und dem ersten Energie-Wandlermodul gekoppelt ist; und ein Steuermodul, welches an das erste Energie-Wandlermodul und das induktive Element gekoppelt ist, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, um: einen kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert zu bestimmen, um das erste Energie-Wandlermodul zu betreiben, um eine gewünschte Spannung an der Ausgangsschnittstelle herzustellen, wobei der Aussteuerungs-Steuerwert durch einen Strom durch das induktive Element beeinflusst wird und die Spannung über eines oder mehrere Schaltelemente bedingt, während das erste Energie-Wandlermodul betrieben wird; und das eine oder mehrerer Schaltelemente des ersten Energie-Wandlermoduls zu betreiben, um Energie an die Ausgangsschnittstelle mit einer Aussteuerung zu liefern, welche durch den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert beeinflusst ist.
  2. Elektrisches System nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul an die Eingangsschnittstelle und die Ausgangsschnittstelle gekoppelt ist und konfiguriert ist, um: eine gemessene Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle zu erhalten; eine Eingangsspannungsreferenz zu bestimmen, um das erste Energie-Wandlermodul zu betreiben, um die gewünschte Spannung an der Ausgangsschnittstelle basierend auf der gemessenen Ausgangsspannung herzustellen; die gemessene Ausgangsspannung einzustellen, basierend wenigstens zum Teil auf einem Strom durch das induktive Element, um eine kompensierte Ausgangsspannung zu erhalten; und den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert zu bestimmen, basierend wenigstens zum Teil auf der Eingangsspannungsreferenz und der kompensierten Ausgangsspannung.
  3. Elektrisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, um die Eingangsspannungsreferenz einzustellen, basierend wenigstens zum Teil auf dem Strom durch das induktive Element, bevor der kompensierte Aussteuerungs-Steuerwert bestimmt wird.
  4. Elektrisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das Steuermodul die Eingangsspannungsreferenz einstellt, basierend wenigstens zum Teil auf dem Strom durch das induktive Element, um eine kompensierte Eingangsspannungsreferenz zu erhalten; und das Steuermodul konfiguriert ist, um die kompensierte Eingangsspannungsreferenz durch die kompensierte Ausgangsspannung zu dividieren, um den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert zu erhalten.
  5. Elektrisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuermodul konfiguriert ist, um: einen geschätzten Spannungsverlust für das erste Energie-Wandlermodul zu bestimmen, basierend auf dem Strom durch das induktive Element; und die gemessene Ausgangsspannung durch Addieren des geschätzten Spannungsverlustes zu der gemessenen Ausgangsspannung zu erhöhen, um die kompensierte Ausgangsspannung zu erhalten.
  6. Verfahren für das Liefern von Energie von einer Eingangsschnittstelle zu einer Ausgangsschnittstelle, wobei ein Energie-Wandlermodul benutzt wird, welches zwischen der Eingangsschnittstelle und der Ausgangsschnittstelle gekoppelt ist, wobei das Energie-Wandlermodul eine Vielzahl von Schaltelementen beinhaltet, welche an ein induktives Element gekoppelt ist, wobei das Verfahren aufweist: Erhalten einer gemessenen Spannung an der Ausgangsschnittstelle; Erhalten eines Stromes durch das induktive Element; Bestimmen eines eingestellten Spannungsverlustes für das Energie-Wandlermodul, basierend auf dem Strom durch das induktive Element; Addieren der gemessenen Spannung zu dem geschätzten Spannungsverlust, um eine kompensierte Ausgangsspannung zu erhalten; Bestimmen einer Eingangsspannungsreferenz, um eine gewünschte Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle herzustellen; Bestimmen eines kompensierten Aussteuerungs-Steuerwertes in einer Weise, welche durch die Eingangsspannungsreferenz und die kompensierte Ausgangsspannung beeinflusst ist; und Betreiben der Vielzahl von Schaltelementen, um Energie von der Eingangsschnittstelle an die Ausgangsschnittstelle zu liefern, mit einer Aussteuerung, welche durch den kompensierten Aussteuerungs-Steuerwert beeinflusst ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, welches ferner aufweist: Bestimmen einer geschätzten Umlaufspannung für das Energie-Wandlermodul, basierend auf dem Strom durch das induktive Element, wobei die geschätzte Umlaufspannung wenigstens zum Teil auf einer geschätzten Spannung über die Vielzahl von Schaltelementen basiert, wenn die Vielzahl der Schaltelemente betrieben wird, um Energie durch das induktive Element umlaufen zu lassen; und Subtrahieren der geschätzten Umlaufspannung von der Eingangsspannungsreferenz, um eine kompensierte Eingangsspannungsreferenz zu erhalten, wobei das Bestimmen des kompensierten Aussteuerungs-Steuerwertes das Dividieren der kompensierten Eingangsspannungsreferenz durch die kompensierte Ausgangsspannung aufweist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Energie-Wandlermodul eine Vielzahl von Dioden beinhaltet, wobei jede Diode antiparallel zu einem jeweiligen Schaltelement der Vielzahl von Schaltelementen konfiguriert ist, und wobei das Bestimmen der geschätzten Umlaufspannung aufweist: Bestimmen einer geschätzten Schaltspannung über einen Teilsatz der Vielzahl von Schaltelementen, wenn die Vielzahl der Schaltelemente betrieben wird, um Energie durch das induktive Element umlaufen zu lassen; Bestimmen einer geschätzten Diodenspannung über einen Teilsatz der Vielzahl von Dioden, wenn die Vielzahl der Schaltelemente betrieben wird, um Energie durch das induktive Element umlaufen zu lassen; und Addieren der geschätzten Schaltspannung und der geschätzten Diodenspannung, um die geschätzte Umlaufspannung zu erhalten.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des geschätzten Spannungsverlustes aufweist: Bestimmen einer geschätzten Energie-Lieferspannung, für das Energie-Wandlermodul, basierend auf dem Strom durch das induktive Element, wobei die geschätzte Energie-Lieferspannung wenigstens zum Teil auf einer geschätzten Spannung über die Vielzahl von Schaltelementen basiert, wenn die Vielzahl der Schaltelement betrieben wird, um Energie an die Ausgangsschnittstelle zu liefern; und Subtrahieren der geschätzten Umlaufspannung von der geschätzten Energie-Lieferspannung, um den geschätzten Spannungsverlust zu erhalten.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der Eingangsspannungsreferenz aufweist: Bestimmen einer Eingangs-Leistungsreferenz für die Eingangsschnittstelle, basierend auf der gewünschten Ausgangsspannung an der Ausgangsschnittstelle und der gemessenen Spannung an der Ausgangsschnittstelle; Bestimmen einer Eingangsstromreferenz, basierend auf der Eingangs-Leistungsreferenz; Bestimmen einer Drosselstromreferenz, basierend auf einer Differenz zwischen der Eingangsstromreferenz und einem gemessenen Strom durch ein kapazitives Element, welches elektrisch parallel zu der Eingangsschnittstelle gekoppelt ist; Subtrahieren der Drosselstromreferenz von dem Strom durch das induktive Element, um einen Drosselstromfehler zu erhalten; Wandeln des Drosselstromfehlers in einen Eingangsspannungsfehler; und Addieren des Eingangsspannungsfehlers und einer gemessenen Spannung an der Eingangsschnittstelle, um die Eingangsspannungsreferenz zu erhalten.
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100244773A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Unity power factor isolated single phase matrix converter battery charger
US8462528B2 (en) 2010-07-19 2013-06-11 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for reducing transient voltage spikes in matrix converters
US8599577B2 (en) * 2010-11-08 2013-12-03 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for reducing harmonic distortion in electrical converters
US8467197B2 (en) 2010-11-08 2013-06-18 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for compensating for electrical converter nonlinearities
US8587962B2 (en) 2010-11-08 2013-11-19 GM Global Technology Operations LLC Compensation for electrical converter nonlinearities
US8614564B2 (en) 2010-11-18 2013-12-24 GM Global Technology Operations LLS Systems and methods for providing power to a load based upon a control strategy
EP2495858A1 (de) * 2011-03-01 2012-09-05 Rheinisch-Westfälisch-Technische Hochschule Aachen Bidirektionaler Gleichspannungswandler
US8860379B2 (en) 2011-04-20 2014-10-14 GM Global Technology Operations LLC Discharging a DC bus capacitor of an electrical converter system
US8829858B2 (en) 2011-05-31 2014-09-09 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for initializing a charging system
US8780592B1 (en) * 2011-07-11 2014-07-15 Chilicon Power, LLC Systems and methods for increasing output current quality, output power, and reliability of grid-interactive inverters
US8878495B2 (en) 2011-08-31 2014-11-04 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for providing power to a load based upon a control strategy
US8924082B2 (en) * 2012-03-30 2014-12-30 Steering Solutions Ip Holding Corporation System and method for controlling a motor
WO2014019055A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 British Columbia Hydro And Power Authority Method for identifying a system anomaly in a power distribution system
US9663139B2 (en) 2013-02-26 2017-05-30 Steering Solutions Ip Holding Corporation Electric motor feedforward control utilizing dynamic motor model
US9136785B2 (en) 2013-03-12 2015-09-15 Steering Solutions Ip Holding Corporation Motor control system to compensate for torque ripple
US9143081B2 (en) 2013-03-14 2015-09-22 Steering Solutions Ip Holding Corporation Motor control system having bandwidth compensation
US9770991B2 (en) 2013-05-31 2017-09-26 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for initializing a charging system
US10389289B2 (en) 2014-02-06 2019-08-20 Steering Solutions Ip Holding Corporation Generating motor control reference signal with control voltage budget
US10003285B2 (en) 2014-06-23 2018-06-19 Steering Solutions Ip Holding Corporation Decoupling current control utilizing direct plant modification in electric power steering system
US9809247B2 (en) 2015-01-30 2017-11-07 Steering Solutions Ip Holding Corporation Motor control current sensor loss of assist mitigation for electric power steering
JP6518604B2 (ja) * 2016-02-24 2019-05-22 本田技研工業株式会社 電源装置、機器及び制御方法
JP6518603B2 (ja) * 2016-02-24 2019-05-22 本田技研工業株式会社 電源装置、機器及び制御方法
JP6461838B2 (ja) * 2016-02-24 2019-01-30 本田技研工業株式会社 電源装置、機器及び制御方法
US10763740B2 (en) 2016-04-15 2020-09-01 Emerson Climate Technologies, Inc. Switch off time control systems and methods
US10656026B2 (en) 2016-04-15 2020-05-19 Emerson Climate Technologies, Inc. Temperature sensing circuit for transmitting data across isolation barrier
US10277115B2 (en) 2016-04-15 2019-04-30 Emerson Climate Technologies, Inc. Filtering systems and methods for voltage control
US10770966B2 (en) 2016-04-15 2020-09-08 Emerson Climate Technologies, Inc. Power factor correction circuit and method including dual bridge rectifiers
US9933842B2 (en) 2016-04-15 2018-04-03 Emerson Climate Technologies, Inc. Microcontroller architecture for power factor correction converter
US10305373B2 (en) 2016-04-15 2019-05-28 Emerson Climate Technologies, Inc. Input reference signal generation systems and methods
US10284132B2 (en) 2016-04-15 2019-05-07 Emerson Climate Technologies, Inc. Driver for high-frequency switching voltage converters
US10135368B2 (en) 2016-10-01 2018-11-20 Steering Solutions Ip Holding Corporation Torque ripple cancellation algorithm involving supply voltage limit constraint
CN116937960B (zh) * 2023-09-18 2023-11-28 新誉集团有限公司 一种逆变器的电压补偿方法、系统、电子设备及存储介质

Family Cites Families (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2728377A1 (de) * 1977-06-23 1979-01-11 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur umwandlung von elektrischer energie
US4669036A (en) 1986-06-13 1987-05-26 Allied Corporation d.c. to d.c. converter power supply with dual regulated outputs
US5159539A (en) 1989-08-17 1992-10-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha High frequency DC/AC power converting apparatus
JP2539538B2 (ja) 1990-09-10 1996-10-02 三菱電機株式会社 直流交流電力変換装置
JP2598163B2 (ja) 1990-10-16 1997-04-09 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP3140042B2 (ja) 1990-11-28 2001-03-05 株式会社日立製作所 電力変換装置
US5461297A (en) 1993-05-24 1995-10-24 Analog Modules, Inc. Series-parallel switchable capacitor charging system
DE19520940C2 (de) 1995-06-02 1997-07-17 Siemens Ag Anordnung zur galvanisch getrennten Übertragung von Hilfsenergie (Gleichspannung) und Informationen zu einer elektronischen Einheit
US5545971A (en) 1995-06-01 1996-08-13 Gomez; Zaitter AC voltage regulator
US6034513A (en) 1997-04-02 2000-03-07 Lucent Technologies Inc. System and method for controlling power factor and power converter employing the same
JP3361047B2 (ja) 1998-01-30 2003-01-07 株式会社東芝 車両用電源装置
JP3864327B2 (ja) 1998-10-30 2006-12-27 株式会社安川電機 Ｐｗｍサイクロコンバータ
US6147886A (en) 1999-05-15 2000-11-14 Technical Witts, Inc. Dual opposed interleaved coupled inductor soft switching converters
US6424548B2 (en) 1999-12-02 2002-07-23 Kepco Company Power converter
DE10005449B4 (de) 2000-02-08 2008-06-12 Siemens Ag Überspannungsschutzvorrichtung für einen Matrixumrichter
AU2001274396A1 (en) 2000-05-23 2001-12-03 Vestas Wind Systems A/S Variable speed wind turbine having a matrix converter
DE10102243A1 (de) 2001-01-19 2002-10-17 Xcellsis Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung und Verteilung von elektrischer Energie an Verbraucher in einem Fahrzeug
SE523457C2 (sv) 2001-05-17 2004-04-20 Abb Ab VSC-strömriktare flrsedd med resonanskrets för kommuntering, jämte tillhörande förfarande, datorprogramprodukt och datorläsbart medium
US6614132B2 (en) 2001-11-30 2003-09-02 Beacon Power Corporation Multiple flywheel energy storage system
US6538909B2 (en) * 2001-12-13 2003-03-25 Enova Systems Universal high efficiency power converter
US6965219B2 (en) 2002-06-28 2005-11-15 Microsemi Corporation Method and apparatus for auto-interleaving synchronization in a multiphase switching power converter
US6998732B2 (en) 2002-07-23 2006-02-14 Lite-On Technology Corporation Power system for supplying stable power
US6838856B2 (en) 2002-10-04 2005-01-04 Spx Corporation Apparatus and method for high-frequency operation in a battery charger
US20040119449A1 (en) 2002-12-19 2004-06-24 Matley J. Brian High power factor inverter for electronic loads & other DC sources
US6856283B2 (en) 2003-02-28 2005-02-15 Raytheon Company Method and apparatus for a power system for phased-array radar
US6989613B2 (en) 2003-11-03 2006-01-24 Andrews George R Line voltage variation compensation apparatus
EP1544992A1 (de) 2003-12-16 2005-06-22 ABB Schweiz AG Umrichterschaltung mit zwei Teilumrichtern
CN2710247Y (zh) * 2004-01-02 2005-07-13 英属开曼群岛凹凸微系国际有限公司 用于非线性负载的高效率转换器电路
JP4303152B2 (ja) 2004-03-22 2009-07-29 株式会社日立製作所 発電システムおよびその制御方法
JP4140552B2 (ja) 2004-04-28 2008-08-27 トヨタ自動車株式会社 自動車用電源装置およびそれを備える自動車
US7317625B2 (en) * 2004-06-04 2008-01-08 Iwatt Inc. Parallel current mode control using a direct duty cycle algorithm with low computational requirements to perform power factor correction
JP4645808B2 (ja) * 2004-12-17 2011-03-09 サンケン電気株式会社 ３相電力変換装置
CN101160708B (zh) * 2005-04-15 2011-09-07 株式会社安川电机 矩阵转换器装置
CN100410742C (zh) * 2005-08-02 2008-08-13 凹凸科技（中国）有限公司 带有前馈补偿的转换器控制器、转换系统、及其控制方法
EP1750363A1 (de) 2005-08-03 2007-02-07 Abb Research Ltd. Mehrpegel- Wechselstrom/Gleichstromwandler für Traktionsanwendungen
US7187149B1 (en) 2005-08-11 2007-03-06 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Commutation technique for an AC-to-AC converter based on state machine control
EP1946444A4 (de) 2005-11-07 2009-10-28 Lawson Labs Inc Stromwandlungsregler mit potenzierter feedback-schleife
JP4719567B2 (ja) 2005-12-21 2011-07-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータおよびその制御方法
DE102006025975B4 (de) 2006-06-02 2008-08-28 Siemens Ag Österreich Wechselrichterschaltung und Verfahren zum Betreiben der Wechselrichterschaltung
CN104300771B (zh) 2006-06-06 2018-10-30 威廉·亚历山大 通用功率变换器
US7525296B2 (en) 2006-08-18 2009-04-28 Bayview Ventures, Inc. Spread spectrum power converter with duty-cycle error compensation
US7483282B2 (en) * 2006-08-29 2009-01-27 Gm Global Technology Operations, Inc. PWM method for cycloconverter
US7599204B2 (en) * 2006-08-29 2009-10-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Control scheme providing a freewheeling period in a cyclo-converter and a high frequency inverter
US7903442B2 (en) 2006-11-30 2011-03-08 Dell Products L.P. Apparatus and methods for power conversion
JP4400632B2 (ja) 2007-02-20 2010-01-20 Ｔｄｋ株式会社 スイッチング電源装置
US8008903B2 (en) 2007-03-23 2011-08-30 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for regulating a diode conduction duty cycle
US8063606B2 (en) 2007-05-11 2011-11-22 Research In Motion Limited Battery charger for a handheld computing device and an external battery
US7679941B2 (en) 2007-06-06 2010-03-16 General Electric Company Power conversion system with galvanically isolated high frequency link
JP2008306855A (ja) 2007-06-08 2008-12-18 Yamaha Motor Electronics Co Ltd 電動ゴルフカー用充電器
JP4947147B2 (ja) 2007-07-18 2012-06-06 株式会社村田製作所 絶縁型ｄｃ−ｄｃコンバータ
GB2459542B (en) 2008-05-03 2010-05-26 David John Powell Electrical power supply arrangement
JP4855444B2 (ja) 2008-06-25 2012-01-18 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド 充電制御システムおよび制御方法
TWI362813B (en) * 2008-11-24 2012-04-21 Holtek Semiconductor Inc Switch-mode power supply
US20100244773A1 (en) 2009-03-27 2010-09-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Unity power factor isolated single phase matrix converter battery charger
US8199545B2 (en) 2009-05-05 2012-06-12 Hamilton Sundstrand Corporation Power-conversion control system including sliding mode controller and cycloconverter
US8310847B2 (en) 2009-08-04 2012-11-13 Niko Semiconductor Co., Ltd. Secondary side post regulator of flyback power converter with multiple outputs
US8350523B2 (en) 2009-08-05 2013-01-08 GM Global Technology Operations LLC Charging system with galvanic isolation and multiple operating modes
US8466658B2 (en) 2009-08-05 2013-06-18 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for bi-directional energy delivery with galvanic isolation
US8930723B2 (en) 2009-10-07 2015-01-06 Dell Products L.P. System and method for multi-phase voltage regulation
US8624570B2 (en) 2009-10-15 2014-01-07 Continental Automotive Systems, Inc. Digitally controlling a power converter
US8288887B2 (en) 2009-11-19 2012-10-16 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for commutating inductor current using a matrix converter
US8410635B2 (en) 2010-03-16 2013-04-02 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for deactivating a matrix converter
US8462528B2 (en) 2010-07-19 2013-06-11 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for reducing transient voltage spikes in matrix converters
US8467197B2 (en) 2010-11-08 2013-06-18 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for compensating for electrical converter nonlinearities
US8599577B2 (en) 2010-11-08 2013-12-03 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for reducing harmonic distortion in electrical converters
US8587962B2 (en) 2010-11-08 2013-11-19 GM Global Technology Operations LLC Compensation for electrical converter nonlinearities

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