CN102947041B

CN102947041B - 模块化直流电源

Info

Publication number: CN102947041B
Application number: CN201180029139.3A
Authority: CN
Inventors: 安东尼·范·卑尔根·萨尔辛施
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: US20110309054A1; EP2582483A1; US20150375329A1; US10751828B2; EP2582483B1; US20200376582A1; CN102947041A; US11529698B2; WO2011159734A1; US9156103B2

Abstract

本发明提供了一种模块化直流电源(12)。焊接电源供应系统包括多个并联的滞环控制降压变换器(62-68)。滞环控制降压变换器经配置接收共同输入，根据共同输入向共同负荷提供组合输出电源。

Description

模块化直流电源

交叉引用相关申请案

本项申请主张2011年5月26日提出的第13/117,018号美国专利申请案《模块化直流电源》和2010年6月17日提出的第61/355,983号美国临时专利申请案《利用滞环控制焊机感应加热器或等离子切割机的多相功率控制器》的优先权，上述申请案通过引用的方式并入本文。

背景技术

本发明大体上涉及焊接系统，具体涉及焊接用模块化电源。

焊接工艺已日益成为各行各业普遍采用的工艺。虽然目前仍然大量沿用手动焊接作业，但是在某些应用中可以实现焊接作业的自动化。无论是手动操作还是自动操作，焊接作业都需要使用多种设备保证在所需的时间内提供相应数量的焊接材料(送丝、保护气体等)和焊接电源。举例来说，熔敷金属控制技术(RMD^TM)焊接工艺和脉冲焊接工艺等熔化极惰性气体(MIG)保护焊利用控制器根据电源需求迅速提供电源。

虽然可以在熔化极惰性气体保护焊中使用比较长的焊接电缆，但是电缆越长，焊接电源和焊接应用之间的电感就越大。在这种情况下，可以在靠近焊接应用的地方设置额外的功率转换器，限制电缆的电感效应。功率转换器通常采用带宽有限的脉宽调制(PWM)控制方法，并且需要设置专门的控制电路。因此，需要研究新的技术，实现脉宽调制控制功率转换器的替代产品。

发明内容

在一个实施方式中，焊接电源系统包括多个并联的模块化滞环控制降压变换器。滞环控制降压变换器经配置接收共同输入，根据共同输入向共同负荷提供组合输出电源。

在另一个实施方式中，焊接系统包括焊接电源，焊接电源经配置提供直流电源。焊接系统还包括功率转换器，功率转换器包含多个并联的滞环控制降压变换器。多个滞环控制降压变换器经配置接收共同输入，根据共同输入向共同负荷提供组合输出电源。功率转换器经配置接收焊接电源的直流电源。

在另一个实施方式中，电源系统包括多个并联的滞环控制降压变换器，滞环控制降压变换器经配置接收共同输入，并根据共同输入向共同负荷提供组合输出电源。焊接电源系统还包括升压变换器，升压变换器连接降压变换器，经配置向降压变换器的共同输入提供电源。

附图说明

下面用具体实施方式结合附图对本发明的特性、方面和优点作进一步说明。附图用相同的字符表示相同的部件，其中：

图1为采用模块化滞环控制功率转换器的焊接系统的一个实施方式之示意图；

图2为采用模块化滞环控制功率转换器的焊接系统的另一个实施方式之示意图；

图3为包含模块化滞环控制功率转换器送丝机的焊接系统的一个实施方式之示意图；

图4为图2所示模块化滞环控制功率转换器的一个实施方式之示意图；

图5A为图2所示模块化滞环控制功率转换器的另一个实施方式之示意图；

图5B为图2所示模块化滞环控制功率转换器的另一个实施方式之示意图；

图6为图5A所示滞环控制降压变换器的一个实施方式之示意图；

图7为滞环控制降压变换器的一个示范性输出电流-时间图；

图8为滞环控制降压变换器的另一个示范性输出电流-时间图；

图9为一个示范性的输入电流、输出电流、电容电流和总线电压与时间比较图。

具体实施方式

图1为焊接系统10的一个实施方式的示意图，焊接系统10控制焊接作业并向焊接作业提供电源和焊接材料。如图所示，焊接系统10包括焊接电源12、模块化滞环控制功率转换器14、焊炬16和工件18。焊接电源12通过交流电源20(交流电网、发电机组或其组合)接收初始电源，调节输入功率，根据系统10需求向一台或多台焊接设备提供输出电源。焊接电源12包括第一整流器22、功率转换电路24和第二整流器26。第一整流器22将电源20的交流电转换成直流电，向功率转换电路24提供此直流电源。功率转换电路24将直流电源转换成可供焊接电源12的其他元件使用的电压。此外，功率转换电路24再将直流电转换成交流电，以进一步控制对其他焊接设备的输出。接着，第二整流器26再将交流电转换成直流电，通过电缆28向模块化滞环控制功率转换器14提供直流电。

功率转换电路24包括能够按系统10命令转换功率的变压器、开关、升压变换器、逆变器等电路元件。目前已经存在这种电路。在某些实施方式中，功率转换电路24经配置将初始电源转换成焊接电源输出和辅助电源输出。在其他实施方式中，功率转换电路24经配置仅将初始电源转换成焊接电源输出，另设辅助转换器将初始电源转换成辅助电源。在另一些实施方式中，焊接电源12经配置直接从电源插座接收转换好的辅助电源输出。事实上，焊接电源12可以用任何适当的功率转换系统或机制生成、供应焊接电源和辅助电源。

焊接电源12包括控制电路30和用户界面32。控制电路30控制焊接电源12的工作，接收用户界面32的输入，用户可以通过用户界面32选择工艺，输入必要的参数(电压、电流、特定脉冲焊接、非脉冲焊接等)。控制电路30经配置接收并处理多项涉及系统10性能和需求的输入。此外，控制电路30还控制用户输入的参数和其他参数。控制电路30包括ROM、RAM等易失性或非易失性存储器，磁性存储器、光学存储器或其组合。另外，可以将各种控制参数和代码一起存入存储器，在操作过程中提供具体输出(启动送丝和气流等)。

数据在控制电路30和接口电路34之间传输。接口电路34调节来自控制电路30的数据，再通过电缆36将数据输送给模块化滞环控制功率转换器14、送丝机等其他焊接设备。模块化滞环控制功率转换器14的接口电路38接收并调节焊接电源12的数据，然后把调节后的数据传输给控制电路40。除了控制模块化滞环控制功率转换器14的功能以外，控制电路40的其他功能与控制电路30相同。控制电路40接收用户界面42的输入内容，用户可以在用户界面42中输入必要的参数(电压、电流等)。另外，用户界面42包括显示器，向操作员显示模块化滞环控制功率转换器14的各个部分是否处于全面运行状态等信息。

电缆28向模块化滞环控制功率转换器14提供焊接电源12的直流电源。可以理解的是，电缆28可能很长，比如长150-200英尺，从而在焊接电源12和模块化滞环控制功率转换器14之间形成很大的电感。因此，RMD^TM和脉冲焊接等焊接工艺用模块化滞环控制功率转换器14克服电感效应。模块化滞环控制功率转换器14包括升压变换器44、模块化滞环控制降压变换器46和过程控制器48。升压变换器44从电缆28接收直流电压，升高直流电压，向滞环控制降压变换器46的共同输入提供电源。升压变换器44采用各种控制手段减小其输出中的纹波电流。具体而言，在一些实施方式中，用各种控制手段减小升压变换器44输出位置的总线电容纹波电流。

滞环控制降压变换器46接收升高的直流电压，并降低直流电压以控制焊接电流。在某些实施方式中，在没有变换器46管理瞬态负荷电流的情况下，滞环控制降压变换器46在RMD^TM和脉冲焊接等焊接工艺中向模块化滞环控制功率转换器14提供的电流超过直流输入。滞环控制降压变换器46至少包含两个并联的滞环控制降压变换器，经配置接收共同输入，并根据共同输入向共同负荷(焊炬等)提供组合输出电源。在某些实施方式中，滞环控制降压变换器46包括任意数量的滞环控制降压变换器。过程控制器48向变换器44和46提供参考信号和其他信号，控制升压变换器44和滞环控制降压变换器46的运行。滞环控制降压变换器46输出的焊接电源经焊接电缆50和52，用于熔敷金属控制技术焊接、脉冲焊接等各种焊接工艺。具体而言，焊接电弧形成时，焊接电源经电缆50到达焊炬16，并依次经过电弧、工件18和电缆52。

可以理解的是，模块化滞环控制功率转换器14适用于焊接以外的各种应用，包括电源或电源系统。在这种实施方式中，通过增加或减少滞环控制降压变换器的数量修改模块化滞环控制功率转换器14，从而使组合输出达到所需的水平。模块化滞环控制功率转换器14还有助于简化维护、更换及/或生产作业。在某些实施方式中，焊接系统10的电路元件与其他焊接系统类似，其区别在于，其他焊接系统可能包含脉宽调制(PWM)电路和相关转换电路。用模块化滞环控制功率转换器14更换脉宽调制电路和相关转换电路可使其他焊接系统的功能更接近焊接系统10。

图2显示了采用模块化滞环控制功率转换器14的焊接系统10的另一个实施方式。如图所示，功率转换电路24包括升压变换器54(用于提升来自第一整流器22的直流电压)和逆变器56(向第二整流器26输出交流电源)。焊接电源12的直流电源通过电缆28送往模块化滞环控制功率转换器14。模块化滞环控制功率转换器14的过程控制器48用监视器58监控模块化滞环控制功率转换器14输入位置的电压和电流。另外，过程控制器48还用监视器59监控滞环控制降压变换器46的共同输入电压。如上所述，升压变换器44接收电缆28直流电压，然后提升直流电压向滞环控制降压变换器46的共同输入提供电源。电容60耦合升压变换器44和滞环控制降压变换器46之间的直流电源信号。电容60有助于使升压变换器44对滞环控制降压变换器46的输出变得平稳。

在所示的实施方式中，功率转换电路包括四个滞环控制降压变换器电路62、64、66和68。如前所述，滞环控制降压变换器46可以包含任意数量的降压变换器。四个滞环控制降压变换器电路62、64、66和68中的每个电路均包含来自升压变换器44共同输入以及经电缆50和52向焊炬提供电源的共同输出。滞环控制降压变换器电路62、64、66和68相互独立工作。滞环控制降压变换器46输出连接电压与电流监视器70，用于监控模块化滞环控制功率转换器14的输出电压和电流。过程控制器48用监视器58测得的输入电流、监视器59测得的滞环控制降压变换器46输入总线电压和监视器70测得的输出电压和电流控制升压变换器44和滞环控制降压变换器46。具体而言，在某些实施方式中，升压变换器44经控制使输入电流跟踪按滞环控制降压变换器46的输出电压和输入总线电压比例变化的输出电流。

图3显示了带送丝机74的焊接系统72的一个实施方式。送丝机74包括图2所示的模块化滞环控制功率转换器14的功能。焊接电源12包括阀门76，用于调节焊接作业的供气量。阀门76依靠控制电路30的信号工作。气源78供应氩气、氦气、二氧化碳等保护气体。气体先进入阀门76，再离开阀门，流经管道80。如图所示，管道80向送丝机14及/或焊炬输送保护气体。送丝机14还包括阀门82，用于调节焊接作业的供气量。保护气体经阀门82进入通向焊炬供气的管道84。

送丝机74的接口电路86接收并调节焊接电源12的数据，然后将调节后数据传输给控制电路88。除了控制送丝机74功能以外，控制电路88的其他功能与控制电路30相同。控制电路88接收用户界面90的输入信息，用户可通过用户界面90输入必需的参数(电压、电流等)。另外，用户界面90包含显示器，向操作员显示送丝机74的各个部分是否处于全面运行状态等信息。控制电路88还提供送丝驱动装置92的控制信号。送丝驱动装置92转动辊子94，辊子94用于输送卷筒96上的焊丝。焊丝98经辊子94送往焊炬，以实施焊接作业。

送丝机74包括升压变换器44、滞环控制降压变换器46和过程控制器48。焊接电源12的直流电源通过电缆28送往送丝机74。送丝机74的过程控制器48用监视器100监控送丝机74输入位置的电压和电流。另外，过程控制器48还使用监视器101监控滞环控制降压变换器46的共同输入电压。就像图2所示的模块化滞环控制功率转换器14，升压变换器44通过电缆28接收直流电压，然后升高直流电压，向滞环控制降压变换器46的共同输入提供电源。电容60耦合升压变换器44和滞环控制降压变换器46之间的直流电源信号。滞环控制降压变换器46的输出连接电压与电流监视器102，用于监控送丝机74的输出电压和电流。过程控制器48用监视器100测得的输入电流、监视器101测得的滞环控制降压变换器46输入总线电压和监视器102测得的输出电压和电流控制升压变换器44和滞环控制降压变换器46。具体而言，在某些实施方式中，升压变换器44经控制使输入电流跟踪按滞环控制降压变换器46的输出电压和输入总线电压比例变化的输出电流。

图4为图2所示模块化滞环控制功率转换器14的一个实施方式的示意图。如图所示，用电缆104连接焊接电源12和模块化滞环控制功率转换器14。电缆104的电感随电缆104(卷线、黑色金属敷设电缆、双绞线等)的长度、几何图形、敷设方法及/或成分发生变化。举例来说，电缆104越长，电感越大；电缆104越短，电感越小。焊接电源12的直流电源经电缆104送往模块化滞环控制功率转换器14。电压与电流监视器106监控模块化滞环控制功率转换器14的输入电压和电流，向过程控制器48提供测量值。升压变换器44和滞环控制降压变换器46将输入电源转换成输出电源。另外，过程控制器48用监视器107监控滞环控制降压变换器46的共同输入电压。监视器108监控输出电源的电压和电流。同样，电压和电流测量值也被送往过程控制器48。输出电源经电缆110送往焊炬等负荷112。跟电缆104一样，电缆110的电感也取决于电缆110的长度、几何形状、敷设方法及/或成分。可以理解，虽然电缆104电感的部分电感为升压变换器44所用，但是焊接电源12的输出电感器产生了附加电感。此外，包括电缆110的电阻和电感在内的阻抗使滞环控制降压变换器46彼此相对调整输出相位。举例来说，由于滞环控制降压变换器电路62、64、66和68都使用电缆110，因此电缆110阻抗是四个电路的共同阻抗。电缆110的共同阻抗改变了滞环控制降压变换器电路62、64、66和68的电流斜率，使四个滞环控制降压变换器电路62、64、66和68电路中每个电路的输出影响各个电路的输出。

图5A为图2所示模块化滞环控制功率转换器14的另一个实施方式的示意图。如前所述，电流经电缆28进入模块化滞环控制功率转换器14。此外，电流监视器114测量输入电流，电压监视器115测量输入电压。电流监视器114和电压监视器115向过程控制器48提供测量值。过程控制器48用监视器116监控滞环控制降压变换器46的共同输入电压，并利用测量值和监视器117的输出电压和电流测量值控制升压变换器44和滞环控制降压变换器46的运行。具体而言，过程控制器48将输出电流作为前馈回路的组成部分控制输入电流，从而使输入电流跟踪按滞环控制降压变换器46的输出电压和输入总线电压比例变化的输出电流。

升压变换器44包括开关118和二极管119。开关118断开或闭合接点120和电路共同端之间的连接。开关118可以是任何适当的开关，包括继电器、FET等。二极管119的阳极与接点120相连，阴极与接点121相连。二极管119可以是任何适当的二极管。在某些实施方式中，用开关替代二极管119。此外，接点121和电路共同端之间连接电容60。

可以理解，升压变换器44依靠开关118、二极管119、电容60、电缆28的电感和焊接电源12的电感工作。具体而言，升压变换器44通过使开关118交替处于断开位置和闭合位置而工作。如图所示，开关118处于断开位置时，电流依次经电缆28的电感和二极管119到达接点121。接点121根据滞环控制降压变换器46的运行情况向焊炬提供焊接电源。在该状态下，除了焊接电源提供的电源以外，电缆28的电感还提供电感储能，电容60完成充电。开关118进入闭合位置时，电流依次经电缆28的电感和开关118到达电路共同端。在该状态下，电缆28的电感储能增加，电容60放电，在接点121处提供电源。二极管119抑制电容60经开关118放电。

滞环控制降压变换器电路62、64、66和68包含类似的元件，但相互独立工作。例如，滞环控制降压变换器电路62包含高比较器122和低比较器124。这两种比较器可以是任何适当的比较器。比较器122和124可以分别是运算放大器、专用电压比较器等比较器或其他比较设备。高比较器122比较滞环控制降压变换器电路62的输出电流126与高基准128，生成高比较器输出129。过程控制器48向高比较器122提供高基准128。在运行过程中，如果输出电流126大于高基准128，则高比较器输出129进入一种状态(高、V+、ON、1等)，如果输出电流126小于高基准128，则高比较器输出129进入另一种状态(低、V-、OFF、0等)。低比较器124比较低基准130和滞环控制降压变换器电路62的输出电流126，生成低比较器输出131。过程控制器48向低比较器124提供低基准130。在运行过程中，如果输出电流126大于低基准130，则低比较器输出131进入一种状态(低、V-、OFF、0等)，如果输出电流126小于低基准130，则低比较器输出131进入另一种状态(高、V+、ON、1等)。

高比较器输出129和低比较器输出131作为触发器132的输入。触发器132可以是任何一种根据输入在两种稳态之间进行切换的电路或设备。触发器132确定开关134的断开和闭合状态。与开关118类似，开关134可以是任何适当的开关，包括继电器、FET或其他类型的开关。开关134以电气方式断开或闭合接点121和接点135之间的连接。滞环控制降压变换器电路62还包括二极管136和电感器138。二极管136的阳极连接电路共同端，阴极与接点135相连。与二极管119类似，二极管136可以是任何适当的二极管。在某些实施方式中，用开关替代二极管136。接点135和接点139之间连接电感器138。电感器138可以采用任何适当的类型。

在运行期间，高比较器输出129和低比较器输出131使触发器132断开或闭合开关134。开关134闭合时，电流从接点121开始依次流经开关134和电感器138。因此，电感器138通电，电流经电缆50送往焊炬。二极管136抑制电流从接点135流向电路共同端。开关134断开时，电感器138依次经电缆50、焊炬和二极管136断开电源。

滞环控制降压变换器电路64、66和68的构造和工作方式与滞环控制降压变换器电路62类似。具体而言，滞环控制降压变换器电路64包括高比较器140、低比较器142、电流监视器144、高基准146、低基准148、触发器150、开关152、二极管154和电感器156。滞环控制降压变换器电路66包括高比较器158、低比较器160、电流监视器162、高基准164、低基准166、触发器168、开关170、二极管172和电感器174。滞环控制降压变换器电路68包括高比较器176、低比较器178、电流监视器180、高基准182、低基准184、触发器186、开关188、二极管190和电感器192。

可以理解，滞环控制降压变换器电路62、64、66和68工作时不设定时装置，每个电路产生具有彼此相对相移的输出。滞环控制降压变换器电路62、64、66和68产生彼此相对相移的原因至少部分是因为电感器138、156、174和192之间的电感差异部分是由于上述共同输出阻抗。即使电感器138、156、174和192的额定阻抗相同，其公差差异也会导致电感差异。因此，滞环控制降压变换器电路62、64、66和68中每个电路的输出电流相对于彼此产生相移。

如图所示，模块化滞环控制功率变换器14包括电流监视器126、144、162和180，以监控各个滞环控制降压变换器。另有电流监视器117监控滞环控制降压变换器电路62、64、66和68的组合电流。在某些实施方式中，过程控制器48通过对电流监视器126、144、162和180的电流进行求和来监控输出电流，不设监视器117。如图7-9所示，用滞环控制降压变换器46可获得超过总输入电流的总输出电流。此外，可以用升压变换器44减小电容60的纹波电流。具体而言，用升压变换器44控制输入电流，跟踪输出电流，以此减小纹波电流。过程控制器48利用电流监视器117等的输出电流测量值控制滞环控制降压变换器46的输入电流。

可以理解，高基准128、146、164和182的各个电压等级可能互不相同，也可能使用共同基准电压水平。同样，低基准130、148、166和184的各个电压等级也可能互不相同，或使用共同基准电压水平。此外，高基准128、146、164和182的电压等级可能与低基准130、148、166和184的电压等级相互关联。例如，高基准128、146、164和182可能是低基准130、148、166和184的按比例变化的电压等级，反之亦然。在某些实施方式中，用低基准130、148、166和184的电压等级乘以2、4、8、10或任何其他数字得到高基准128、146、164和182的电压等级。另外，低基准130、148、166和184的电压等级可以是高基准128、146、164和182的电压等级的百分比，反之亦然。举例来说，低基准130、148、166和184的电压等级是高基准128、146、164和182的电压等级的大约20％、40％、60％或其他百分比。

图5B显示了图2所示的模块化滞环控制功率转换器14的一个实施方式，其中，滞环控制降压变换器电路62、64、66和68均配置为低侧降压变换器。而图5A所示的滞环控制降压变换器电路62、64、66和68均配置为高侧降压变换器。可以理解，模块化滞环控制功率转换器14可经配置使用高侧或低侧降压变换器。图5A和图5B所示的模块化滞环控制功率转换器14还使用高侧升压变换器44。在某些实施方式中，模块化滞环控制功率转换器14使用低侧升压变换器。此外，模块化滞环控制功率转换器14还可以随意组合使用高侧或低侧升压变换器和高侧或低侧降压变换器。

如图5B所示，电流从升压变换器44流向接点193，接点通过电缆50直接连接焊炬。此外，接点193还与接点V+194相连，如滞环控制降压变换器电路62、64、66和68所示，接点V+194连接二极管136、154、172和190。二极管136、154、172和190的阳极连接开关134、152、170、188以及电感器138、156、174和192。二极管136、154、172和190的阴极连接接点V+194。开关134、152、170和188连接接点195，接点195连接电路共同端。滞环控制降压变换器电路62、64、66和68的组合输出接入与夹具相连的电缆52。

在滞环控制降压变换器电路62工作期间，高比较器输出129和低比较器输出131使触发器132断开或闭合开关134。开关134闭合时，电缆52的电流经电感器138和开关134流向电路共同端。电感器138通电，电流经电缆50送往焊炬。二极管136抑制接点V+194电流前往电路共同端。开关134打开时，电感器138依次经二极管136、接点V+194、电缆50和焊炬断开电源。可以理解，滞环控制降压变换器电路64、66和68的构造和工作方式与滞环控制降压变换器电路62类似。

图6显示了图5A所示的滞环控制降压变换器电路62的一个实施方式。虽然图中显示的是滞环控制降压变换器电路62，但是滞环控制降压变换器电路64、66和68的电路也可能类似。如图5A所示，滞环控制降压变换器电路62包括高比较器122、低比较器124、触发器132、开关134、二极管136和电感器138。高比较器122包括比较器196，用于比较输入电流，生成送往触发器132的输出电流。比较器196包括非反相输入198(接收电流传感器126的信号)和反相输入200(接收过程控制器的高基准128)。与接点204相连的正电源202向比较器196提供电源。上拉电阻206连接比较器196的输出210，以便向触发器132提供适当的逻辑电平。比较器196接点212连接电路共同端214。在运行过程中，如果输出电流126大于高基准128，则高比较器输出210进入一种状态(高、V+、ON、1等)，如果输出电流126小于高基准128，则高比较器输出210进入另一种状态(低、V-、OFF、0等)。

低比较器124包括比较器224，用于比较输入电流，生成送往触发器132的输出电流，其配置与比较器196类似。比较器224包括非反相输入226(接收过程控制器的低基准130)和反相输入228(接收电流传感器126的信号)。与接点232相连的正电源230向比较器224提供电源。上拉电阻234连接比较器224输出238，以便向触发器132提供适当的逻辑电平。比较器224接点240连接电路共同端242。在运行过程中，如果输出电流126大于低基准130，则低比较器输出238进入一种状态(低、V-、OFF、0等)，如果输出电流126小于低基准130，则低比较器输出238进入另一种状态(高、V+、ON、1等)。

触发器132可以是任何适当的市售或其他触发器。在某些实施方式中，用现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑装置(CPLD)等逻辑门代替触发器132。触发器132包括第一或非门252和第二或非门254。第一或非门252包括从比较器196输出210接收的第一输入256以及从第二或非门254输出260接收的第二输入258。如果第一输入256和第二输入258都是逻辑低电平输入，则或非门252输出262为逻辑高电平输出。反之，如果第一输入256和第二输入258中的某一个或全部输入都是逻辑高电平输入，则输出262为逻辑低电平输出。第二或非门254包括从第一或非门252输出262接收的第一输入264以及从比较器224输出238接收的第二输入266。与第一或非门252功能类似，如果第二或非门254的第一输入264和第二输入266都是逻辑低电平输入，则输出260为逻辑高电平输出。反之，如果第一输入264和第二输入266中的某一个或全部输入都是逻辑高电平输入，则输出260为逻辑低电平输出。

作为完整的装置，触发器132依靠来自比较器122输出210和比较器124输出238的输入256和266工作。触发器132向开关134提供单一输出262。具体而言，在运行过程中，如果高比较器122输出210是逻辑高电平输出(即输出电流126大于高基准电流128)且低比较器124输出238为逻辑低电平输出(即输出电流126大于低基准电流130)，则送往浮动栅极驱动器268的输出262为逻辑低电平输出。反之，如果高比较器122输出210是逻辑低电平输出(即输出电流126小于高基准电流128)且低比较器124输出238为逻辑高电平输出(即输出电流126小于低基准电流130)，则送往浮动栅极驱动器268的输出262为逻辑高电平输出。另一方面，如果高比较器122输出210为逻辑低电平输出(即输出电流126小于高基准电流128)且低比较器124输出238为逻辑低电平输出(即输出电流126大于低基准电流130)，则送往浮动栅极驱动器268的输出262保持现有的逻辑状态。此外需要理解的是，因为高基准128大于低基准130，所以输出210和238不可能同为逻辑高电平输出。

开关134包括在输入270位置接收触发器132输出262的浮动栅极驱动器268。浮动栅极驱动器268可以是任何能够触发开关，启动电流的适当装置。浮动栅极驱动器268包括连接电路共同端的接点272。当浮动栅极驱动器268收到输入270位置的逻辑高电平输入时，输出电压274被施加到FET276的栅极，使接点278电流依次经FET 276和电感器138送往焊炬。FET276可以是任何能够使接点278电流选择性地送往焊炬的电子设备。接点278从升压变换器44接收电源。浮动栅极驱动器268还通过接点280连接FET276漏极。

作为一个完整的装置，滞环控制降压变换器电路62依次通过开关134和电感器138接通或断开接点278和焊炬之间的电流进行工作。输出电流126下降并低于低基准130时，促使开关134经FET 276接通电流。输出电流126上升超过低基准130时，由于触发器132保持现有状态，因此电流保持接通状态，直到输出电流126大于高基准128。输出电流126超过高基准128时，触发器132状态发生变化，FET 276电流中断。输出电流126下降并低于高基准128时，电流保持断开状态，触发器132保持现有状态，直到输出电流126再次下降到低基准130以下，此时循环再次重复。系统利用这种配置形成输出电流滞环控制。

图7是滞环控制降压变换器的输出电流284-时间286示意图282。曲线288、290和292分别代表三个滞环控制降压变换器的输出电流284。滞环控制降压变换器将输出电流控制在高基准和低基准之间时，曲线288、290和292在高电流和低电流之间波动。曲线294显示了三个不同滞环控制降压变换器的组合输出电流。组合输出电流送往焊炬作焊接作业。曲线288、290、292和294在初始时间296倾斜上升。需要注意的是，曲线288、290和292显示了不同滞环控制降压变换器的不同斜升速率。初始时间结束以后，不同滞环控制降压变换器的电流在高基准和低基准之间波动，组合输出电流趋平，形成几乎不带纹波的相对稳定的电流。

如图所示，不同滞环控制降压变换器的曲线288、290和292相对于彼此产生相移。例如，时间298表示曲线290峰值和相邻曲线288最大值之间的时间。时间300表示曲线288峰值和相邻曲线292峰值之间的时间。时间302表示曲线292峰值和相邻曲线290峰值之间的时间。曲线288、290和292的最小值也相对于彼此偏移。因此，每个滞环控制降压变换器产生一个相移输出，使组合电流输出变得平稳。如前所述，滞环控制降压变换器之所以产生相移至少部分是因为存在电感器公差差异以及未设置定时装置。

图8为滞环控制降压变换器的输出电流306-时间308示意图304。如曲线310所示，在初始斜升结束后，不同的滞环控制降压变换器输出连续产生移相输出。另外，曲线312显示了整体输出电流的斜升以及几乎不带纹波的趋于平稳的方式。

图9为输入电流、输出电流、总线电容平均纹波电流有效值和总压电压与时间的比较图314。具体而言，曲线316显示了送往滞环控制降压变换器的输入位置的总线电压随时间318变化的情况，曲线320显示了电容的平均纹波电流有效值随时间318变化逐渐减小并稳定的情况。曲线322显示了滞环控制降压变换器的总输出电流随时间318变化的情况，而曲线324显示了输入电流随时间318变化的情况。举例来说，在实施脉冲焊接作业时，输入电流和输出电流在326段和328段上升。如曲线322所示，电流在328段之前稳态上升，在328段之后稳态下降。曲线324显示了输入电流继输出电流上升之后上升到326段的情况，以及输入电流继输出电流下降之后下降到326段的情况。如前所述，过程控制器以输出电流为反馈控制输入电流。在时间318处，输出电流在328段中达到峰值，曲线316的输入直流总线电压随着总线电容的平均纹波电流有效值的上升而在曲线316的330段呈略微下降的趋势，参见曲线320的332段。继输出电流的曲线322之后第二次出现的输入电流曲线324如曲线段334、336、338和340所示。

虽然本文仅显示、说明了本发明的某些特性，但本领域的技术人员能对本发明做出多种修改和变化。需要理解的是，在不偏离本发明真实精神的前提下所作的全部该等修改和变化均属于所附权利要求书的保护范围。

Claims

1.一种焊接电源系统，包括：

多个滞环控制降压变换器，其并联连接并且配置为接收共同输入，并且配置为根据共同输入向共同负荷提供组合输出电源，其中每一个滞环控制降压变换器包括高比较器和低比较器，所述高比较器配置为生成高比较器输出，所述低比较器配置为生成低比较器输出，并且每一个滞环控制降压变换器配置为根据各自的高比较器输出和各自的低比较器输出来提供输出电流，其特征在于每一个滞环控制降压变换器包括电感器，并且每一个滞环控制降压变换器配置为，在不设定时装置的情况下，使各个滞环控制降压变换器的输出电流自动地彼此相对相移，所述各个滞环控制降压变换器的输出电流自动地彼此相对相移是至少部分根据所述多个滞环控制降压变换器的电感器之间的电感差异而产生的。

2.权利要求1所述的系统，包括升压变换器，升压变换器连接滞环控制降压变换器并且配置为向滞环控制降压变换器的共同输入提供电源。

3.权利要求1所述的系统，其特征在于每一个滞环控制降压变换器包括触发器，所述触发器配置为接收各自的高比较器输出和各自的低比较器输出，并且所述触发器配置为将各自的滞环控制降压变换器的输出电流控制在高基准值和低基准值之间。

4.权利要求1所述的系统，其特征在于滞环控制降压变换器配置为向熔敷金属控制技术焊接工艺提供电源。

5.权利要求1所述的系统，其特征在于滞环控制降压变换器配置为向脉冲焊接工艺提供电源。

6.权利要求1所述的系统，其特征在于滞环控制降压变换器相互独立地工作。

7.权利要求1所述的系统，其特征在于滞环控制降压变换器包括共同电感器。

8.权利要求1所述的系统，包括过程控制器，所述过程控制器连接所述多个滞环控制降压变换器，并且配置为将基准电压信号提供至所述多个滞环控制降压变换器的每一个滞环控制降压变换器的各自的高比较器和各自的低比较器，其中每一个滞环控制降压变换器的输出电流是基于基准电压信号的。

9.权利要求1所述的系统，其特征在于每一个滞环控制降压变换器包括由滞环控制降压变换器控制的浮动栅极驱动器。

10.一种焊接系统，包括：

焊接电源，配置为提供直流电源；以及

功率转换器，包括多个滞环控制降压变换器，所述多个滞环控制降压变换器并联连接并且配置为接收共同输入，并且所述多个滞环控制降压变换器配置为根据共同输入向共同负荷提供组合输出电源，其中功率转换器配置为从焊接电源接收直流电源，所述多个滞环控制降压变换器的每一个滞环控制降压变换器包括电感器，并且，每一个滞环控制降压变换器配置为，在不设定时装置的情况下，使各个滞环控制降压变换器的输出电流自动地彼此相对相移，所述各个滞环控制降压变换器的输出电流自动地彼此相对相移是至少部分根据所述多个滞环控制降压变换器的电感器之间的电感差异而产生的。

11.权利要求10所述的系统，包括送丝机，送丝机包含功率转换器并且配置为提供焊丝。

12.权利要求10所述的系统，其特征在于功率转换器配置为至少在一定程度上根据组合输出电源来实现电流控制。

13.权利要求10所述的系统，其特征在于功率转换器包括升压变换器，所述升压变换器连接滞环控制降压变换器并且配置为向滞环控制降压变换器的共同输入提供电源。

14.权利要求10所述的系统，其特征在于滞环控制降压变换器相互独立地工作。

15.权利要求10所述的系统，其特征在于滞环控制降压变换器包括共同的电感器。

16.一种电源系统，包括：

多个滞环控制降压变换器，所述多个滞环控制降压变换器并联连接并且配置为接收共同输入，并且配置为根据共同输入向共同负荷提供组合输出电源，其中多个滞环控制降压变换器的每一个滞环控制降压变换器包括开关，所述开关配置为通过控制其状态而控制各自的滞环控制降压变换器的输出电流，并且各自的滞环控制降压变换器的开关状态是基于滞环控制降压变换器的输出电流、各自的高基准和各自的低基准的，其特征在于，滞环控制降压变换器配置为，在不设定时装置的情况下，使各个滞环控制降压变换器的输出自动地彼此相对相移，所述各个滞环控制降压变换器的输出自动地彼此相对相移是至少部分根据所述多个滞环控制降压变换器的电感器之间的电感差异而产生的；以及

升压变换器，连接多个滞环控制降压变换器，并且配置为向多个滞环控制降压变换器的共同输入提供电源。

17.权利要求16所述的系统，包括控制器，所述控制器配置为向每一个滞环控制降压转换器提供各自的高基准和各自的低基准。

18.权利要求16所述的系统，其特征在于多个滞环控制降压转换器包括共同的电感器。