CN102075110A - 使用矩阵转换器变换电感器电流的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用矩阵转换器变换电感器电流的***和方法。具体地，提供了***和方法，用于在车辆中使用矩阵转换器来传输电流。电气***包括：AC接口；第一转换模块，其联接到AC接口；电感元件，其联接在AC接口与第一转换模块之间；和控制模块，其联接到第一转换模块。控制模块被设置为：在双向操作模式下操作第一转换模块，以双向地变换电流。当通过电感元件的电流的量大于第一阈值时，控制模块在单向操作模式下操作转换模块，其中单向地变换电流。

Description

使用矩阵转换器变换电感器电流的***和方法
关于联邦资助研究或项目的声明
本发明通过由美国能源部给予的FC26-07NT43123的政府支持而进行。政府对于本发明享有特定权利。
技术领域
在此描述的发明主题的实施例一般涉及机动车辆中的电气***，且更具体地，本发明主题的实施例涉及具有电流隔离的双向能量传输***。
背景技术
矩阵转换器(或循环换流器)可以用于电动和/或混合动力车辆中，以适应在宽范围的操作输入/输出电压下的高功率传输，同时实现电流隔离、整功率因数、低谐波畸变、高功率密度和低成本。矩阵转换器可用于将能量从交流(AC)能量源(例如，在大多数住宅和商用建筑物中常用的单相电网电力)传输到直流(DC)能量储存元件(例如，在车辆中的可再充电电池)。此外，可操作矩阵转换器而将能量从DC能量储存元件传输到AC负载。在一些矩阵转换器***中，在AC负载与矩阵转换器之间存在电感器。当通过电感器的电流改变极性时，希望电感器电流可变换，以防止在矩阵转换器的部件上产生不希望出现的且可能导致损害的电压突变。因此，许多现有技术***采用必须加到***中的成为额外损耗性部件的缓冲器。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种用于车辆中的电气***。所述电气***包括：交流(AC)接口；第一转换模块，其联接到所述AC接口；电感元件，其联接在所述AC接口与所述第一转换模块之间；和控制模块，其联接到所述第一转换模块。所述控制模块被设置为：在双向操作模式下操作所述第一转换模块，其中所述第一转换模块在所述双向操作模式下双向地变换电流。所述控制模块进一步被设置为：获取通过所述电感元件的电流，当通过所述电感元件的电流的量大于第一阈值时，在单向操作模式下操作所述转换模块，其中所述第一转换模块在所述单向操作模式下单向地变换电流。
根据另一实施例，提供了一种控制电气***的方法，所述电气***包括：第一转换模块，和串联设置在所述第一转换模块与AC接口之间的电感元件；所述方法包括：根据第一操作模式从所述第一转换模块沿第一方向传输电流，其中通过所述电感元件的电流在所述第一操作模式下通过所述第一转换模块被双向地变换；和当通过所述电感元件的电流的量大于第一阈值时，根据第二操作模式从所述第一转换模块沿所述第一方向传输电流，其中通过所述电感元件的电流在所述第二操作模式下通过所述第一转换模块被单向地变换。
在另一实施例中，提供了一种控制电气***的方法，所述电气***包括：第一转换模块，和串联设置在所述第一转换模块与AC接口之间的电感器。所述方法包括：根据第一操作模式从所述第一转换模块沿第一方向传输电流，其中所述第一转换模块在所述第一操作模式下沿所述第一方向变换电流；根据第二操作模式从所述第一转换模块沿第二方向传输电流，所述第二方向与所述第一方向相反，其中所述第一转换模块在所述第二操作模式下沿所述第二方向变换电流。所述方法进一步包括：当通过所述电感器的电流的量小于第一阈值时，在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间转变，其中所述第一转换模块被设置为当在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间转变时双向地变换电流。
本发明还包括以下方案：
方案1.一种用于车辆中的电气***，包括：
交流AC接口；
第一转换模块，其联接到所述AC接口；
电感元件，其联接在所述AC接口与所述第一转换模块之间；和
控制模块，其联接到所述第一转换模块，其中所述控制模块被设置为：
在双向操作模式下操作所述第一转换模块，其中所述第一转换模块在所述双向操作模式下双向地变换电流；
获得通过所述电感元件的电流；和
当通过所述电感元件的电流的量大于第一阈值时，在单向操作模式下操作所述转换模块，其中所述第一转换模块在所述单向操作模式下单向地变换电流。
方案2.如方案1所述的电气***，其中，所述控制模块被设置为：确认通过所述电感元件的电流的方向；其中所述控制模块被设置为：
当通过所述电感元件的电流的方向对应于第一方向时，在第一单向操作模式下操作所述转换模块；和
当通过所述电感元件的电流的方向对应于第二方向时，在第二单向操作模式下操作所述转换模块，所述第二方向与所述第一方向相反。
方案3.如方案2所述的电气***，其中，
在所述第一单向操作模式期间，通过所述电感元件的电流通过所述第一转换模块沿所述第一方向变换；
在所述第二单向操作模式期间，通过所述电感元件的电流通过所述第一转换模块沿所述第二方向变换；和
在所述双向操作模式期间，通过所述电感元件的电流通过所述第一转换模块沿所述第一方向或所述第二方向变换。
方案4.如方案1所述的电气***，其中，所述第一转换模块包括：
第一组开关，其被设置为允许电流沿第一方向通过所述电感元件；和
第二组开关，其被设置为允许电流沿第二方向通过所述电感元件。
方案5.如方案4所述的电气***，其中，所述控制模块被设置为：
在所述双向操作模式下操作所述第一组开关和所述第二组开关；和
在所述单向操作模式下操作所述第一组开关。
方案6.如方案1所述的电气***，其中，所述第一转换模块包括：
第一节点，其联接到所述电感元件；
第二节点，其联接到所述AC接口；
第三节点；
第四节点；
第一开关，其联接在所述第一节点与所述第三节点之间，所述第一开关被设置为在所述第一开关闭合时允许电流从所述第三节点流到所述第一节点；
第二开关，其联接在所述第一开关与所述第三节点之间，所述第二开关被设置为在所述第二开关闭合时允许电流从所述第一节点流到所述第三节点；
第三开关，其联接在所述第一节点与所述第四节点之间，所述第三开关被设置为在所述第三开关闭合时允许电流从所述第四节点流到所述第一节点；
第四开关，其联接在所述第三开关与所述第四节点之间，所述第四开关被设置为在所述第四开关闭合时允许电流从所述第一节点流到所述第四节点；
第五开关，其联接在所述第二节点与所述第四节点之间，所述第五开关被设置为在所述第五开关闭合时允许电流从所述第二节点流到所述第四节点；
第六开关，其联接在所述第五开关与所述第二节点之间，所述第六开关被设置为在所述第六开关闭合时允许电流从所述第四节点流到所述第二节点；
第七开关，其联接在所述第二节点与所述第三节点之间，所述第七开关被设置为在所述第七开关闭合时允许电流从所述第二节点流动到所述第三节点；
第八开关，其联接在所述第七开关与所述第二节点之间，所述第八开关被设置为在所述第八开关闭合时允许电流从所述第三节点流动到所述第二节点。
方案7.如方案6所述的电气***，其中，所述控制模块被设置为通过以下方式在所述单向操作模式下操作所述第一转换模块：
断开所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关和所述第八开关；和
操作所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关和所述第七开关沿第一方向传输和/或变换电流。
方案8.如方案6所述的电气***，其中，所述控制模块被设置为通过以下方式在所述单向操作模式下操作所述第一转换模块：
断开所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关和所述第七开关；和
操作所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关和所述第八开关沿第一方向传输和/或变换电流。
方案9.如方案1所述的电气***，其中，当在所述单向操作模式下通过所述电感元件的电流的量小于第二阈值时，所述控制模块被设置为在所述双向操作模式下操作所述转换模块。
方案10.如方案9所述的电气***，其中，所述控制模块被设置为从所述单向操作模式转变为所述双向操作模式，使得所述第一转换模块在以所述单向操作模式操作时双向地变换电流。
方案11.如方案1所述的电气***，进一步包括：
第二转换模块；和
隔离模块，其联接在所述第一转换模块与所述第二转换模块之间，所述隔离模块在所述第一转换模块与所述第二转换模块之间提供电流隔离。
方案12.一种用于控制电气***的方法，所述电气***包括：第一转换模块，和串联设置在所述第一转换模块与AC接口之间的电感元件；所述方法包括：
根据第一操作模式从所述第一转换模块沿第一方向传输电流，其中通过所述电感元件的电流在所述第一操作模式下通过所述第一转换模块双向地变换；和
当通过所述电感元件的电流的量大于第一阈值时，根据第二操作模式从所述第一转换模块沿所述第一方向传输电流，其中通过所述电感元件的电流在所述第二操作模式下通过所述第一转换模块单向地变换。
方案13.如方案12所述的方法，进一步包括：当在所述第二操作模式下通过所述电感元件的电流的量小于第二阈值时，根据所述第一操作模式沿所述第一方向从所述第一转换模块传输电流。
方案14.如方案13所述的方法，进一步包括：在根据所述第二操作模式从所述第一转换模块传输电流时，通过双向地变换电流，转变为所述第一操作模式。
方案15.如方案12所述的方法，所述第一转换模块包括：被设置为允许沿所述第一方向的电流的第一组开关，和被设置为允许沿第二方向的电流的第二组开关，所述第二方向与所述第一方向相反，其中：
根据所述第一操作模式从所述第一转换模块传输电流包括：
操作所述第一组开关，以沿所述第一方向传输电流；
操作所述第一组开关，以沿所述第一方向变换电流；和
操作所述第二组开关，以沿所述第二方向变换电流；以及
根据所述第二操作模式从所述第一转换模块传输电流包括：
操作所述第一组开关，以沿所述第一方向传输电流；
操作所述第一组开关，以沿所述第一方向变换电流；和
断开所述第二组开关。
方案16.一种用于控制电气***的方法，所述电气***包括：第一转换模块，和串联设置在所述第一转换模块与AC接口之间的电感器；所述方法包括：
根据第一操作模式从所述第一转换模块沿第一方向传输电流，其中所述第一转换模块在所述第一操作模式下沿所述第一方向变换电流；
根据第二操作模式从所述第一转换模块沿第二方向传输电流，所述第二方向与所述第一方向相反，其中所述第一转换模块在所述第二操作模式下沿所述第二方向变换电流；和
当通过所述电感器的电流的量小于第一阈值时，在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间转变，其中所述第一转换模块被设置为当在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间转变时双向地变换电流。
方案17.如方案16所述的方法，所述第一转换模块包括：对应于所述第一方向的第一组开关，和对应于所述第二方向的第二组开关，其中：
沿所述第一方向从所述第一转换模块传输电流包括：
操作所述第一组开关以沿所述第一方向传输电流；和
断开所述第二组开关；
沿所述第二方向从所述第一转换模块传输电流包括：
操作所述第二组开关以沿所述第二方向传输电流；和
断开所述第一组开关；和
在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间转变包括：操作所述第一组开关和所述第二组开关以双向地变换电流。
方案18.如方案17所述的方法，其中，在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间转变进一步包括：
当通过所述电感器的电流沿所述第一方向时，操作所述第一组开关以便沿所述第一方向传输电流；和
当通过所述电感器的电流沿所述第二方向时，操作所述第二组开关以便沿所述第二方向传输电流。
方案19.如方案18所述的方法，其中，在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间转变进一步包括：
当沿所述第一方向通过所述电感器的电流的量大于第二阈值时，断开所述第二组开关；和
当沿所述第二方向通过所述电感器的电流的量大于所述第二阈值时，断开所述第一组开关。
方案20.如方案19所述的方法，进一步包括：
当沿所述第一方向通过所述电感器的电流的量大于所述第二阈值时，根据所述第一操作模式从所述第一转换模块传输电流；和
当沿所述第二方向通过所述电感器的电流的量大于所述第二阈值时，根据所述第二操作模式从所述第一转换模块传输电流。
提供该简介，以便介绍采取简化形式的精选思路(或概念)，这些思路将在下文中的详细描述中进行进一步描述。这一简介并不意在确认所要求保护的本发明主题的关键特征或基本特征，也不意图用于协助确定所要求保护的本发明主题的范围。
附图说明
通过结合附图并参照详细描述和权利要求，可得到对本发明主题更完整的理解，其中相同附图标记在所有图中都表示相似元件。
图1是根据一个实施例的适用于车辆中的电气***的示意图；
图2是根据一个实施例的适用于图1所示电气***的控制过程的流程图；
图3是适用于图2所示控制过程的第一双向操作模式的时序图；
图4是适用于图2所示控制过程的第二双向操作模式的时序图；
图5是例示出适用于图2所述控制过程的从图3所示第一双向操作模式转变为单向操作模式的时序图；
图6是例示出适用于图2所述控制过程的从图4所示第二双向操作模式转变为单向操作模式的时序图；
图7是例示出适用于图2所述控制过程的从图5所示单向操作模式转变为图3所示双向操作模式的时序图；
图8是例示出适用于图2所述控制过程的从图6所示单向操作模式转变为图4所示双向操作模式的时序图；和
图9是根据一个实施例的适用于图1所示电气***的控制过程的流程图。
具体实施方式
以下详细描述实际上仅为示例性的，并不用于限制本发明主题的实施例或这些实施例的应用和使用。在此使用的措辞“示例性”是指“用作示例、实例或例示”。作为示例在此描述的任何实施方案均不必被认为是相对于其它实施方案的优选或有利的方案。而且，本发明不会受限于在前文中的技术领域、背景技术、发明内容或在后文的详细描述中所呈现的任何明示或暗示的原理。
在此可依照功能和/或逻辑块部件并参照操作、处理任务的附图标记以及可通过各种计算部件或装置执行的功能来描述各技术或工艺。应认识到，图中所示的各种块部件可通过被设置以执行具体功能的多种任意的硬件、软件、和/或固件部件而实现。例如，***或部件的实施例可采用各种集成电路部件，例如存储元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查询表、或者类似物，这些部件可在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下执行各种功能。
在此使用的“节点”是指任何内部或外部的基准点、连接点、汇合部、信号线、导电元件、或类似物，在所述节点处，存在给定的信号、逻辑电平、电压、数据样式、电流、或量值。而且，两个或更多个节点可通过一个物理元件实现(两种或更多种信号可被复用、调制、或以其它方式区分，即使在共用节点处接收或输出的信号也是如此)。
以下描述涉及被“连接”或“联接”在一起的元件或节点或特征部。除非另行明确说明，则在此使用的“连接”是指一个元件/节点/特征部直接接合到(或直接连通于)另一元件/节点/特征部，而且不必采用机械方式。同样地，除非另行明确说明，则“联接”是指一个元件/节点/特征部直接或间接接合到(或直接或间接连通于)另一元件/节点/特征部，而且不必采用机械方式。这样，虽然附图可图示出元件的一种示例性布置，不过，在所示主题的实施例中可存在其它介于中间的元件、装置、特征部、或部件。此外，在以下描述中也可使用特定术语，其仅用于参照目的，而不用于限制。措辞“第一”、“第二”以及其它这样的指代结构的序数措辞并不暗示次序或顺序，除非在上下文中明确指出。
为了简要起见，涉及电能和/或功率转换、充电***、功率转换器、脉宽调制(PWM)、和其它***功能方面(和***的单独操作部件)的传统技术在此可能不再详细描述。而且，在本文中包含的各图中所示的连接线用于表现各种元件之间的示例性的功能关系和/或实体联接。应注意，在本发明主题的实施例中，可存在许多可替代的或另外的功能关系或物理连接。
在此所述的技术和思路一般涉及矩阵转换器***，其能够在电感器电流改变方向时在电感器电流的过零点之处或其近处双向地变换(commutating)电流以防止不希望出现的瞬时电压突变，而同时能够在电感器电流值较高时单向地变换电流以改进矩阵转换器的可实现的工作循环范围。如在此使用的，“变换”应被理解为电感器电流通过矩阵转换器的开关或二极管而循环以使得通过电感器的电流流动不中断的过程。
图1图示出电气***的示例性实施例100(或可替代地为充电***、充电器或充电模块)，其适用于车辆，例如电动车辆和/或混合动力车辆。非限制性地，电气***100包括：第一接口102；第一双向转换模块104；隔离模块106；第二双向转换模块108；电感元件110；电容元件112；第二接口114；和控制模块116。在示例性的实施例中，控制模块116联接到双向转换模块104、108，并且以一定方式操作双向转换模块104、108以实现所希望的从能量源118(联接到第一接口102)至负载120(联接到第二接口114)的功率流动以及从负载120至能量源118的功率流动，如在下文中更详细所述。
应理解，图1是电气***100的简化表现，用于说明目的，而不用于以任何方式限制在此所述本发明主题的范围或应用性。这样，虽然图1图示出在电路元件和/或端子之间的直接电连接，不过，在以大致相似方式实现功能的情况下，替代性实施例可采用介于中间的电路元件和/或部件。
在示例性的实施例中，第一接口102联接到第一双向转换模块104，第一双向转换模块104进而联接到隔离模块106。隔离模块106联接到第二双向转换模块108，第二双向转换模块108进而通过电感元件110联接到AC接口114。在示例性实施例中，控制模块116联接到双向转换模块104、108，并且被设置为获得或以其它方式监控通过电感元件110的电流(iL)，如在下文中更详细所述。
第一接口102通常代表物理接口(例如，端子、连接器、和类似物)，用于将电气***100联接到DC能量源118。DC能量源118(或可替代地为能量储存源，或称ESS)能够在特定DC电压电平下提供和/或接收去往/来自电气***100的直流。根据一个实施例，DC能量源118是能够储存再生性能量的可再充电的高电压电池组。在其它实施例中，DC能量源118可包括电池、燃料电池、超级电容器或其它适合的能量储存装置。对此，DC能量源118可包括用于车辆中的电气***和/或电动马达的主能量源。例如，DC能量源118可被联接到与电动马达联接的功率变换器，并被设置以通过功率变换器来驱动电动马达。在示例性实施例中，DC能量源118具有的标称DC电压的范围在约200至500伏特DC。
类似地，第二接口114通常代表物理接口(例如，端子、连接器、和类似物)，用于将电气***100联接到AC负载120。AC负载120能够在特定AC电压水平(VAC)下接收来自电气***100的AC电流(iAC)。
在示例性的实施例中，第一双向转换模块104将来自DC能量源118的DC能量转换为在节点122、124处提供给隔离模块106的高频能量。对此，第一双向转换模块104用作为变换器。在所示实施例中，第一双向转换模块104包括四个开关元件(S9-S12)，其中每个开关元件具有被设置为反向并联于相应开关元件的二极管(D9-D12)。如图所示，第一双向转换模块104还包括电容器126，电容器126被设置为跨在DC接口102两端上电并联，以减小在DC接口102处的电压波动，如现有技术中应认识到的那样。
在示例性实施例中，开关元件(S9-S12)为晶体管，并可使用任意适合的半导体晶体管开关而实现，例如，双极结晶体管(例如IGBT)，场效应晶体管(例如MOSFET)，或在现有技术中已知的任何其它相当的装置。开关和二极管反向并联，意味着开关和二极管以相反或逆反的极性电并联。反向并联设置允许双向电流流动而同时单向阻止电压，如现有技术中应认识到的那样。在这种设置中，通过开关的电流的方向相反于允许通过相应二极管的电流的方向。反向并联二极管连接在每个开关两端上，从而在相应开关关断时提供通向DC能量源118的电流路径，用于对DC能量源118充电，而开关能够被调制(例如断开和/或闭合)，以提供从DC能量源118至隔离模块106的电流路径，用于将能量传输(或上载)到AC负载120。
在所示实施例中，开关S9连接在节点122与DC接口102的节点128之间，并被设置为当开关S9闭合时提供从节点128至节点122的电流流动路径。二极管D9连接在节点122与节点128之间，并被设置为提供从节点122至节点128的电流流动路径(例如，二极管D9反向并联于开关S9)。开关S10连接在节点122与DC接口102的节点130之间，并被设置为当开关S10闭合时提供从节点122至节点130的电流流动路径；二极管D10连接在节点122与节点130之间，并被设置为提供从节点130至节点122的电流流动路径。以类似方式，开关S11连接在节点128与节点124之间，并被设置为当开关S11闭合时提供从节点128至节点124的电流流动路径；二极管D11连接在节点124与DC接口102之间，并被设置为提供从节点124至节点128的电流流动路径。开关S12连接在节点130与节点124之间，并被设置为当开关S12闭合时提供从节点124至节点130的电流流动路径；二极管D12连接在节点124与DC接口102之间，并被设置为提供从节点130至节点124的电流流动路径。
在示例性实施例中，根据操作模式，第二双向转换模块108有利于使电流(或能量)从隔离模块106流动到AC负载120。在所示实施例中，第二双向转换模块108实现为前端整功率因数单相矩阵转换器，其包括八个开关元件(S1-S8)，其中每个开关元件具有被设置为以与前文中关于第一双向转换模块104所述的类似方式反向并联于相应开关元件的二极管(D1-D8)。因此，为了方便起见，但非限制性地，第二双向转换模块108可替代地在此被例示为矩阵转换模块(或矩阵转换器)或者循环换流器。
在图1所示实施例中，第一组的开关(S1，S2)和二极管(D1，D2)联接在节点132与节点134之间，其中，第一对的开关和反向并联二极管(例如，S1和D1)被设置为与第二对的开关和反向并联二极管(例如，S2和D2)具有相反极性。以这种方式，开关S1和二极管D2被设置为当开关S1闭合(或导通(ON))且节点134处的电压正于(或高于)节点132处的电压时提供从节点134通过开关S1和二极管D2至节点132的电流流动路径，开关S2和二极管D1被设置为当开关S2闭合(或导通(ON))且节点132处的电压正于节点134处的电压时提供从节点132通过开关S2和二极管D1至节点134的电流流动路径。以类似方式，第二组的开关(S3，S4)和二极管(D3，D4)联接在节点136与节点138之间，第三组的开关(S5，S6)和二极管(D5，D6)联接在节点132与节点136之间，第四组的开关(S7，S8)和二极管(D7，D8)联接在节点134与节点138之间。在示例性实施例中，矩阵转换模块108的开关(S1-S8)以一定方式被调制而使得AC电流(iAC)沿所希望方向流动。
在图1所示实施例中，成对的开关形成直通对(shoot-through pairs)，也就是说，当成对的开关均闭合(或导通(ON))时，成对开关使节点134和节点136短路。对此，开关S1和S6形成第一直通对，开关S2和S5形成第二直通对，开关S3和S8形成第三直通对，开关S4和S7形成第四直通对。如在此使用的，死时间应被理解为是指：直通对的第一开关(例如开关S1)在该直通对的其它开关(例如开关S6)可以闭合(或导通(ON))之前必须断开(或关断(OFF))的固定时间量。换句话说，死时间对应于在断开直通对的第一开关与闭合直通对的第二开关之间的时间。如在下文中更详细所述，重叠时间应被理解为是指：用于适应软切换以确保电感器电流不中断的固定时间量，即，在闭合(或导通(ON))沿一特定方向允许/变换电流的一个开关与断开(或关断(OFF))沿相同方向允许/变换电流的第二开关之间的时间。在所示实施例中，开关S1、S3、S5、S7包括正的一组开关，其能够使电流从矩阵转换模块108沿正方向(即，iL≥0)流动，这是因为每个开关都允许电流从隔离模块106(例如从节点134或节点136)流动到节点132或者从节点138流动到隔离模块106(例如到节点134或节点136)。类似地，开关S2、S4、S6、S8包括负的一组开关，其能够使电流从矩阵转换模块108沿负方向(即，iL≤0)流动，这是因为每个开关允许电流从节点132流动到隔离模块106或者从隔离模块106流动到节点138。
在示例性实施例中，电感元件110实现为电感器，电感器被设置为电串联在矩阵转换模块108的节点132与AC接口112的节点140之间。电感器110在电气***100的工作过程中用作高频感应能量储存元件。控制模块116被联接到或以其它方式被设置以获得通过电感器110的电流(iL)，并操作矩阵转换模块108沿适合方向变换通过电感器110的电流以防止不希望出现的电压突变，如在下文中更详细所述。在示例性实施例中，电容元件112实现为电容器，该电容器被联接在AC接口114的节点140和节点142之间，电容器112和电感器110协同设置以提供高频过滤器，使得流动到AC负载120的电流(iAC)的频率大致等于所希望的AC负载120的频率，如应在现有技术中认识到的那样。如在下文中更详细所述，在电气***100的工作过程中，矩阵转换模块108***作以双向地变换电流，以防止在电感器电流(iL)改变方向时(例如在电感器电流的过零点处或其近处)出现电压突变。
在示例性实施例中，隔离模块106在两个双向转换模块104、108之间提供电流隔离。在所示的实施例中，隔离模块106实现为高频变压器，即，被设计为在高频(例如转换模块104、108的开关的切换频率，例如为50kHz)下用于特定功率水平的变压器，使得变压器的物理尺寸相对于被设计为在低频(例如主频率)下用于相同功率水平的变压器而减小。在示例性实施例中，隔离模块106包括：连接在第一双向转换模块104的节点122和124之间的第一组绕线144；和连接在节点134和136之间的第二组绕线146。为了阐释目的，绕线146在此可例示为包括主绕线级(或称主绕线)，成组的绕线144在此可例示为包括副绕线级(或称副绕线)。绕线144、146提供了电感元件，电感元件以传统方式磁耦合以形成变压器，如应在现有技术中认识到的那样。
控制模块116通常代表硬件、固件和/或软件，其被设置以调制双向转换模块104、108的开关以在DC能量源118与AC负载120之间实现所希望的功率流动，如将在下文中更详细所述。控制模块116可被实施或实现为通用处理器、微处理器、微控制器、内容可寻址的存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任何适合的可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑器件、分立的硬件部件、或者它们的任意组合，上述结构被设计为支持和/或执行在此所述的功能。如在下文中更详细所述，在示例性的实施例中，控制模块116获得或以其它方式监控通过电感器110的电流(iL)，并确定对于矩阵转换模块108而言的适合的操作模式，其实现了电流沿所希望方向流动通过电感器110，且同时沿适合方向变换电流以防止在电气***100内发生不希望出现的电压突变。
现在参见图2，在示例性实施例中，电气***可被设置以执行控制过程200和下述的另外的任务、功能和操作。各种任务可通过软件、硬件、固件、或它们的任意组合而执行。为了例示目的，以下的模式可参考前文中结合图1所述的元件。在实践中，任务、功能和操作可通过所述***的不同元件(例如，第一双向转换模块104、隔离模块106、矩阵转换模块108、和/或控制模块116)执行。应认识到，任意量的另外的或可替代的任务也可包括在内，并可并入在此未详细描述的具有另外功能的更综合且复杂的进程或过程中。
参见图2并继续参见图1，可执行控制过程200以允许电气***100将电流沿所希望的方向传输到AC能量负载，同时变换电流以防止在电气***100内发生不希望出现的电压突变。在示例性实施例中，控制过程200通过以下过程开始，即：使用矩阵转换模块将电流沿所希望的方向传输到AC负载，同时通过矩阵转换模块双向地变换电流(任务202)。对此，控制模块116确定脉宽调制(PWM)信号，脉宽调制信号控制矩阵转换模块108的开关元件(S1-S8)的时序和工作循环，使得电流(iAC)沿所希望的方向流向/流自AC接口114，同时通过矩阵转换模块108双向地变换电感器电流(iL)以防止瞬时电压突变。
例如，图3图示出示例性时序示意图，其用于操作矩阵转换模块108的开关元件(S1-S8)沿正方向(例如iL≥0)传输电流，同时双向地(即，正的双向操作模式)变换电感器电流(iL)。对此，控制模块116确定用于调制开关(S9-S12)的信号以在节点122、124上产生高频电压，所述高频电压通过隔离模块106传送到节点134、136，其中图3反映出在一个PWM循环上(对应于在节点134、136上的电压周期)的开关(S1-S8)的时序和工作循环。在所示实施例中，开关S3、S4、S5、S6初始闭合(或导通(ON))，以双向地变换电感器电流(iL)，也就是说，沿通过开关S3、S5和二极管D4、D6的正方向(例如，从节点132通过电感器110至节点138至节点136的电流)，或者沿通过开关S4、S6和二极管D3、D5的负方向(例如，从节点138通过电感器110至节点132至节点136的电流)。当节点134处的电压更加正于(或高于)节点136处的电压时，在PWM循环过程中的一些初始时间(t1)处，开关S2闭合(或导通(ON))，而开关S6在t1之后一个重叠时间断开(或关断(OFF))。在开关S6断开之后一个死时间，开关S1闭合；且在开关S1闭合之后一个重叠时间，开关S5断开。结果，在t1之后两个重叠时间加上一个死时间，开关S1闭合以沿正方向将电流从节点134经过开关S1和二极管D2传输到节点132，S3闭合以沿正方向将电流从节点138经过开关S3和二极管D4传输到节点136，而开关S5、S6处于断开状态以防止从节点132至节点136的电感器电流变换。在沿正方向传输电流达到所希望量的时间之后，控制模块116操作矩阵转换模块108在时间t2双向地变换电流。开关S7在时间t2闭合，开关S3在开关S7闭合之后一个重叠时间断开，开关S8在开关S3断开之后一个死时间闭合，开关S4在开关S8闭合之后一个重叠时间断开。结果，在时间t2之后两个重叠时间加上一个死时间，开关S2、S8闭合以通过开关S2、S8和二极管D1、D7沿负方向变换电感器电流(iL)，开关S1、S7闭合以通过开关S1、S7和二极管D2、D8沿正方向变换电感器电流(iL)。
在双向地变换电流达到所希望的时间量之后，控制模块116操作矩阵转换模块108在时间t3时沿正方向传输电流，在此时，节点136处的电压正于节点134处的电压。在时间t3，开关S6闭合，开关S2在开关S6闭合之后一个重叠时间断开，开关S5在开关S2断开之后一个死时间闭合，开关S1在开关S5闭合之后一个重叠时间断开。这样，在时间t3之后两个重叠时间加上一个死时间，开关S5、S7闭合以通过开关S5、S7和二极管D6、D8沿正方向传输电流。在传输电流达所希望的时间量之后，控制模块116操作矩阵转换模块108在时间t4时双向地变换电流。在时间t4开关S3闭合，开关S7在开关S3闭合之后一个重叠时间断开，开关S4在开关S7断开之后一个死时间闭合，开关S8在开关S4闭合之后一个重叠时间断开。这样，在时间t4之后两个重叠时间加上一个死时间，开关S3、S4、S5、S6闭合以双向地变换电流，如前所述。应认识到，在现有技术中，在PWM循环过程中用于何时变换电流和何时传输电流的时序(即，t1、t2、t3、t4)可调节，以实现所希望的功率流动(即，所希望的电流传输量)，如本领域技术人员应认识到的那样。
图4图示出示例性时序图，其用于操作矩阵转换模块1 08的开关元件(S1-S8)沿负方向(例如，iAC＜0)传输电流，同时双向地(即，负的双向操作模式)变换电感器电流(iL)。在时间t1开关S7闭合，开关S3在开关S7闭合之后一个重叠时间断开，开关S8在开关S3断开之后一个死时间闭合，开关S4在开关S8闭合之后一个重叠时间断开，使得：在时间t1之后两个重叠时间加上一个死时间，通过开关S6、S8和二极管D5、D7沿负方向传输电流。在沿负方向传输电流达所希望的时间量之后，在时间t2开关S2闭合，开关S6在开关S2闭合之后一个重叠时间断开，开关S 1在开关S6断开之后一个死时间闭合，开关S5在开关S1闭合之后一个重叠时间断开。这样，在时间t2之后两个重叠时间加上一个死时间，开关S1、S2、S7、S8闭合以双向地变换电感器电流(iL)。在双向地变换电流达所希望的时间量之后，在时间t3开关S3闭合，开关S7在开关S3闭合之后一个重叠时间断开，开关S4在开关S7断开之后一个死时间闭合，开关S8在开关S4闭合之后一个重叠时间断开。这样，在时间t3之后两个重叠时间加上一个死时间，开关S2和S4闭合以沿负方向传输电流。在传输电流达所希望的时间量之后，在时间t4开关S6闭合，开关S2在开关S6闭合之后一个重叠时间断开，开关S5在开关S2断开之后一个死时间闭合，开关S1在开关S5闭合之后一个重叠时间断开。这样，在时间t4之后两个重叠时间加上一个死时间，开关S3、S4、S5、S6闭合以双向地变换电流，如前所述。
再次参见图2，在示例性实施例中，控制过程200如下继续：获得或以其它方式监控通过电感元件的电流，和确定或以其它方式确认何时通过电感元件的电流量大于第一阈值(任务204)。对此，第一阈值表示沿特定方向的电流的量，所述电流量以足够高的可能性指示出：通过电感元件的电流在下一个PWM循环过程中将不会改变方向，也就是说，通过电感元件的电流将至少在下一个PWM循环的持续过程中保持其当前方向，使得矩阵转换模块108不需要双向地变换电流。当电感器电流的量小于第一阈值(例如，|iL|＜i1)时，控制模块116操作矩阵转换模块108，使得由于电感器电流在PWM循环过程中有可能或很可能改变方向而双向地变换电感器电流。
在示例性实施例中，响应于确定或以其它方式确认通过电感元件的电流量大于第一阈值，控制过程200如下继续：基于通过电感元件的电流的方向来确认单向操作模式(任务206)。对此，单向操作模式包括用于开关元件(S1-S8)的操作模式和/或控制方案，其使得通过电感器的电流沿适合方向但具有单向变换。例如，如果电感器电流为正(例如iL＞0)且具有超过第一阈值的量，则控制模块116可确认正操作模式，其中沿正方向提供电流而同时单向地(即，沿正方向)变换电感器电流。相反地，当电感器电流为负(例如iL＜0)且具有超过第一阈值的量时，控制模块116可确认负操作模式，其中沿负方向提供电流而同时单向地(即，沿负方向)变换电感器电流。
在确认所希望的单向操作模式之后，在示例性实施例中，控制过程200如下继续：将矩阵转换模块转变为所确认的操作模式(任务208)。对此，控制模块116修改PWM信号，用于在当前PWM循环过程中操作矩阵转换模块108的开关元件(S1-S8)，使得矩阵转换模块可在下一个PWM循环过程中根据所确认的单向操作模式操作。图5图示出示例性时序图，其中例示出从图3的正的双向操作模式转变为正的单向操作模式。例如，现在参见图5并且参见图3，为了从正的双向操作模式转变为正的单向操作模式，在示例性实施例中，控制模块116被设置为在具有负开关(开关S2，S4，S6，S8)之前确定时序的当前PWM循环过程中断开(或关断(OFF))它们，并且此后在当前PWM循环的其余时段中使负开关(S2，S4，S6，S8)保持在断开状态。例如，如图5中所示，相对于图3而言，一旦开关S6在当前PWM循环过程中断开，则开关S6在当前PWM循环过程中保持在断开状态且并不随后闭合。
图6图示出示例性时序图，其中例示出从图4的负的双向操作模式转变为负的单向操作模式。例如，现在参见图6并参见图4，为了从负的双向操作模式转变为负的单向操作模式，在示例性实施例中，控制模块116被设置为在具有正开关(开关S1，S3，S5，S7)之前确定时序的当前PWM循环过程中断开(或关断(OFF))它们，并且此后在当前PWM循环的其余时段中使正开关(S1，S3，S5，S7)保持在断开状态。例如，如图6中所示，相对于图4而言，与图4的时序图不同的是，一旦开关S3在当前PWM循环过程中断开，则开关S3在当前PWM循环过程中并不随后闭合。
再次参见图2并继续参见图1和图3-6，在示例性实施例中，控制过程200如下继续：通过根据所确认的操作模式操作矩阵转换模块，从而以单向电流变换沿适合的方向传输电流(任务210)。对此，控制模块116将矩阵转换模块108中的不允许电流沿所确认操作模式的方向流动的开关保持在断开或关断(OFF)状态。例如，对于正的单向操作模式，控制模块116使负开关(S2，S4，S6，S8)保持在断开(或关断(OFF))状态，这是因为它们不允许沿正方向的电流。相反地，对于负的单向操作模式，控制模块116使正开关(S1，S3，S5，S7)保持在断开(或关断(OFF))状态，这是因为它们不允许沿负方向的电流。在示例性实施例中，控制模块116利用时序和/或工作循环来操作矩阵转换模块108的其余允许电流沿所确认操作模式的方向流动的开关，以实现所希望的能量传输率。
例如，如图5中所示，在转变为正的单向操作模式之后，正开关(S1，S3，S5，S7)可按照与正的双向操作模式相同的工作循环和时序操作，从而沿正方向传输电流并沿正方向变换电感器电流(iL)(例如，当开关S1、S7或开关S3、S5同时闭合时)。在正的单向操作模式下，从传输电流转变为变换电流所需的时间量对应于一个重叠时间，即，在闭合开关S1与断开开关S5之间或者在闭合开关S3与断开开关S7之间的时间间隔。与此不同的是，如在前文中的图3的情况下所示和所述，在双向操作模式下，从传输电流转变为变换电流所需的时间量对应于两个重叠时间加上一个死时间。这进而限制了在给定PWM循环中可实现的用于传输电流的有效工作循环(即，专用于传输电流的时间量)。因此，通过以单向操作模式操作矩阵转换模块108，在给定PWM循环内用于传输电流的有效工作循环(即，专用于传输电流的时间量)可增大至超过在双向操作模式中可实现的量。此外，在沿正方向传输电流时可能会由于操作负开关(S2，S4，S6，S8)所致的开关损耗被减小或消除。类似地，如图6中所示，负开关(S2，S4，S6，S8)可按照与负的双向操作模式相同的工作循环和时序操作并沿负方向变换电感器电流(iL)(例如，当开关S2、S8或开关S4、S6同时闭合时)。如前所述，负的单向操作模式适用于在负的双向操作模式下不能实现的用于沿负方向传输电流的有效工作循环。
再次参见图2，在示例性实施例中，控制过程200如下继续：获得通过电感元件的电流，并确定或以其它方式确认何时通过电感元件的电流的量小于第二阈值(任务212)。对此，第二阈值表示一电流量，所述电流量指示出：通过电感元件的电流在下一个PWM循环过程中有充分可能性改变方向，也就是说，通过电感元件的电流将至少在下一个PWM循环的持续过程中可能不会保持沿相同方向。这样，通过电感元件的电流的量小于第二阈值指示出：矩阵转换模块108应***作以双向地变换电流，使得可允许电感器电流改变方向，而不会产生相对较大的瞬时电压。在示例性实施例中，第二阈值小于第一阈值(例如，i2＜i1)以提供滞后，从而确保电气***不会由于因噪声或开关所致的电感器电流波动而在双向模式与单向模式之间往复交替。例如，根据一个实施例，第二阈值约为2.75安培，第一阈值约为4安培。
在示例性实施例中，响应于确定或以其它方式确认通过电感元件的电流的量小于第二阈值，控制过程200如下继续：转变为双向操作模式，以提供与通过电感元件的电流方向相同的电流，同时双向地变换电流(任务214)。对此，控制模块116修改PWM信号，用于在当前PWM循环过程中操作矩阵转换模块108的开关元件(S1-S8)，使得矩阵转换模块108能够在下一个PWM循环开始之前(或可替代地，在当前PWM循环终止之前)双向地变换电流。
图7图示出示例性时序图，其中例示出从正的单向操作模式转变为图3的正的双向操作模式。如前所述，在正的单向操作模式期间，负开关(S2、S4、S6、S8)都保持在断开(或关断(OFF))状态。为了转变为正的双向操作模式，控制模块116确定或以其它方式生成PWM信号，以便在当前PWM循环中在导通开关S5之前的一个死时间加上一个重叠时间闭合(或导通(ON))开关S6，以及在开关S7断开之后的一个死时间闭合(或导通(ON))开关S4。结果，在开关S7断开之后，开关S4和S6均闭合以允许电感器电流沿负方向变换，而同时S3和S5均闭合以允许电感器电流沿正方向变换。这样，矩阵转换模块108在当前PWM循环终止时并且在开始双向正操作模式之前提供电感器电流的双向变换。
图8图示出示例性时序图，其中例示出从负的单向操作模式转变为图4的负的双向操作模式。如前所述，在负的单向操作模式期间，正开关(S1、S3、S5、S7)都保持在断开(或关断(OFF))状态。为了转变为负的双向操作模式，控制模块116确定或以其它方式生成PWM信号，以便在当前PWM循环中在导通(ON)开关S4之前的一个死时间加上一个重叠时间闭合(或导通(ON))开关S3，以及在开关S2断开之后一个死时间闭合(或导通(ON))开关S5。结果，在开关S2断开之后一个死时间，开关S4和S6均闭合以允许电感器电流沿负方向变换，同时S3和S5均闭合以允许电感器电流沿正方向变换。这样，矩阵转换模块108在开始双向负操作模式之前提供电感器电流的双向变换。
在转变为双向操作模式之后，控制过程200如下继续：沿所希望的方向传输电流，同时提供双向变换(任务202)，如前所述。对此，控制模块116可周期性地获取电感器电流和从负的双向操作模式改变到正的双向操作模式(或者相反)，无论电感器电流何时经过零点或以其它方式改变方向。由任务202、204、206、208、210、212、214限定的循环在整个操作过程中可根据需要重复。以这种方式，当通过电感器的电流到达过零点时，控制模块116操作矩阵转换模块108双向地变换电感器电流，以允许电感器电流平滑地改变方向，而不会产生过大的电压突变(或尖峰)。例如，一旦电感器电流沿正方向明显增大时(例如，|iL|＞i1)，则控制模块116以正的单向操作模式来操作矩阵转换模块108，以便沿正方向传输和变换电流。通过在正的单向操作模式中使矩阵转换模块108的负开关都保持在断开状态，在给定PWM循环过程中必然观察的所需死时间和/或重叠时间的数量减少，由此允许矩阵转换模块108传输电流和/或能量的持续时间相对于PWM循环总时间的比率增大。当电感器电流量处于阈值以下(例如，|iL|＜i2)且同时处于正的单向操作模式下时，通过以双向操作模式操作控制模块116以双向地变换电流，控制模块116在正的单向操作模式与负的单向操作模式之间转变。一旦电感器电流沿负方向明显增大(例如，|iL|＞i1)，则控制模块116以负的单向操作模式来操作矩阵转换模块108，以便沿负方向传输和变换电流，直到电感器电流量下跌至阈值以下(例如，|iL|＜i2)且同时处于负的单向操作模式下，在此情况下，控制模块116以双向操作模式来操作矩阵转换模块108，以转变为正的单向操作模式。
现在参见图9，根据一个实施例，控制模块116可被设置为响应中断请求而执行控制过程900和另外的任务、功能和下述操作。在示例性实施例中，中断请求由控制模块116以固定且有规律的时间间隔生成，或以其它方式接收。例如，根据一个实施例，控制模块116每20毫秒接收中断信号，用于使控制模块116执行控制过程900。控制过程900通过确定或以其它方式确认用于当前PWM循环的操作模式是否对应于正的单向操作模式(任务902)而开始。如果用于当前PWM循环的操作模式对应于正的单向操作模式，则控制模块116确定沿正方向的电感器电流的量是否大于第二阈值(任务912)，其方式类似于前文中图2的情况下所述。如果沿正方向的电感器电流的量大于第二阈值，则控制模块116通过如前所述的传统方式根据正的单向操作模式生成用于下一个PWM循环的PWM信号(任务910)。如果沿正方向的电感器电流的量小于第二阈值，则控制模块116设定双向操作模式作为用于下一个PWM循环的操作模式，并从正的单向操作模式转变为双向操作模式(任务914、916)。如前所述，为了转变为正的双向操作模式，控制模块116确定或以其它方式生成PWM信号，以便在当前PWM循环中在导通开关S5之前一个死时间加上一个重叠时间闭合(或导通(ON))开关S6，以及在开关S7断开之后一个死时间闭合(或导通(ON))开关S4。控制过程900如下继续：根据双向操作模式生成用于下一个PWM循环的PWM信号(任务910)。
如果用于当前PWM循环的操作模式不对应于负的单向操作模式，则控制模块116如下继续：确定或以其它方式确认用于当前PWM循环的操作模式是否对应于负的单向操作模式(任务904)。如果用于当前PWM循环的操作模式对应于负的单向操作模式，则控制模块116确定沿负方向的电感器电流的量是否大于第二阈值(任务918)。如果沿负方向的电感器电流的量大于第二阈值，则控制模块116根据负的单向操作模式生成用于下一个PWM循环的PWM信号(任务910)。如果电感器电流的量小于第二阈值，则控制模块116设定双向操作模式作为用于下一个PWM循环的操作模式，并从负的单向操作模式转变为双向操作模式(任务914、916)。如前所述，为了转变为负的双向操作模式，控制模块116确定或以其它方式生成PWM信号，以便在当前PWM循环中在导通开关S4之前一个死时间加上一个重叠时间闭合(或导通(ON))开关S3，以及在开关S2断开之后一个死时间闭合(或导通(ON))开关S5。控制过程900如下继续：根据双向操作模式生成用于下一个PWM循环的PWM信号(任务910)。
如果用于当前PWM循环的操作模式不对应于单向操作模式，则控制模块116如下继续：确定或以其它方式确认沿正方向或负方向的电感器电流的量是否大于第一阈值(任务906、908)。如果沿正方向的电感器电流的量大于第一阈值，则控制模块116设定正的单向操作模式作为用于下一个PWM循环的操作模式，并从双向操作模式转变为正的单向操作模式(任务920、922)。如前所述，控制模块1 1 6通过以下方式转变为正的单向操作模式：在具有负开关(开关S2、S4、S6、S8)之前确定的时序的当前PWM循环期间断开(或关断(OFF))负开关(开关S2、S4、S6、S8)，并且此后在当前PWM循环的其余时段使负开关(S2、S4、S6、S8)保持断开状态。控制过程900如下继续：根据正的单向操作模式生成用于下一个PWM循环的PWM信号(任务910)。如果沿负方向的电感器电流的量大于第一阈值，则控制模块116设定负的单向操作模式作为用于下一个PWM循环的操作模式，并从双向操作模式转变为负的单向操作模式(任务924、926)。如前所述，控制模块116通过以下方式转变为负的单向操作模式：在具有正开关(开关S1、S3、S5、S7)之前确定的时序的当前PWM循环期间断开(或关断(OFF))正开关(开关S1、S3、S5、S7)，并且此后在当前PWM循环的其余时段使正开关(S1、S3、S5、S7)保持断开状态。控制过程900如下继续：根据负的单向操作模式生成用于下一个PWM循环的PWM信号(任务910)。当沿任一方向的电感器电流的量小于第一阈值时，控制过程900设定双向操作模式作为用于下一个PWM循环的操作模式，并根据双向操作模式生成用于下一个PWM循环的PWM信号(任务910)。
虽然已在前文中的详细描述中展现出至少一个示例性实施例，不过，应认识到，存在大量变例。还应认识到，在此描述的一个或多个示例性实施例并不用于以任何方式限制要求保护的本发明主题的范围、应用性或设置。而是，在前文中的详细描述将为本领域技术人员提供实施所述一个或多个实施例的便利途径。应理解，在不背离由权利要求书限定的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变，在递交本专利申请时，本发明的范围包括已知的等同方案和可预见到的等同方案。

Claims (10)

1.一种用于车辆中的电气***，包括：
交流AC接口；
第一转换模块，其联接到所述AC接口；
电感元件，其联接在所述AC接口与所述第一转换模块之间；和
控制模块，其联接到所述第一转换模块，其中所述控制模块被设置为：
在双向操作模式下操作所述第一转换模块，其中所述第一转换模块在所述双向操作模式下双向地变换电流；
获得通过所述电感元件的电流；和
当通过所述电感元件的电流的量大于第一阈值时，在单向操作模式下操作所述转换模块，其中所述第一转换模块在所述单向操作模式下单向地变换电流。
2.如权利要求1所述的电气***，其中，所述控制模块被设置为：确认通过所述电感元件的电流的方向；其中所述控制模块被设置为：
当通过所述电感元件的电流的方向对应于第一方向时，在第一单向操作模式下操作所述转换模块；和
当通过所述电感元件的电流的方向对应于第二方向时，在第二单向操作模式下操作所述转换模块，所述第二方向与所述第一方向相反。
3.如权利要求1所述的电气***，其中，所述第一转换模块包括：
第一组开关，其被设置为允许电流沿第一方向通过所述电感元件；和
第二组开关，其被设置为允许电流沿第二方向通过所述电感元件。
4.如权利要求1所述的电气***，其中，当在所述单向操作模式下通过所述电感元件的电流的量小于第二阈值时，所述控制模块被设置为在所述双向操作模式下操作所述转换模块。
5.如权利要求1所述的电气***，进一步包括：
第二转换模块；和
隔离模块，其联接在所述第一转换模块与所述第二转换模块之间，所述隔离模块在所述第一转换模块与所述第二转换模块之间提供电流隔离。
6.一种用于控制电气***的方法，所述电气***包括：第一转换模块，和串联设置在所述第一转换模块与AC接口之间的电感元件；所述方法包括：
根据第一操作模式从所述第一转换模块沿第一方向传输电流，其中通过所述电感元件的电流在所述第一操作模式下通过所述第一转换模块双向地变换；和
当通过所述电感元件的电流的量大于第一阈值时，根据第二操作模式从所述第一转换模块沿所述第一方向传输电流，其中通过所述电感元件的电流在所述第二操作模式下通过所述第一转换模块单向地变换。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：当在所述第二操作模式下通过所述电感元件的电流的量小于第二阈值时，根据所述第一操作模式沿所述第一方向从所述第一转换模块传输电流。
8.如权利要求6所述的方法，所述第一转换模块包括：被设置为允许沿所述第一方向的电流的第一组开关，和被设置为允许沿第二方向的电流的第二组开关，所述第二方向与所述第一方向相反，其中：
根据所述第一操作模式从所述第一转换模块传输电流包括：
操作所述第一组开关，以沿所述第一方向传输电流；
操作所述第一组开关，以沿所述第一方向变换电流；和
操作所述第二组开关，以沿所述第二方向变换电流；以及
根据所述第二操作模式从所述第一转换模块传输电流包括：
操作所述第一组开关，以沿所述第一方向传输电流；
操作所述第一组开关，以沿所述第一方向变换电流；和
断开所述第二组开关。
9.一种用于控制电气***的方法，所述电气***包括：第一转换模块，和串联设置在所述第一转换模块与AC接口之间的电感器；所述方法包括：
根据第一操作模式从所述第一转换模块沿第一方向传输电流，其中所述第一转换模块在所述第一操作模式下沿所述第一方向变换电流；
根据第二操作模式从所述第一转换模块沿第二方向传输电流，所述第二方向与所述第一方向相反，其中所述第一转换模块在所述第二操作模式下沿所述第二方向变换电流；和
当通过所述电感器的电流的量小于第一阈值时，在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间转变，其中所述第一转换模块被设置为当在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间转变时双向地变换电流。
10.如权利要求9所述的方法，所述第一转换模块包括：对应于所述第一方向的第一组开关，和对应于所述第二方向的第二组开关，其中：
沿所述第一方向从所述第一转换模块传输电流包括：
操作所述第一组开关以沿所述第一方向传输电流；和
断开所述第二组开关；
沿所述第二方向从所述第一转换模块传输电流包括：
操作所述第二组开关以沿所述第二方向传输电流；和
断开所述第一组开关；和
在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间转变包括：操作所述第一组开关和所述第二组开关以双向地变换电流。
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