CN105324205B - 金属加工电源转换器系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于焊接、切割和类似操作的电源，包括双重两开关正向转换器。所述转换器具有并联耦接但是被以交错方式控制以提供输出电力的两个逆变电路。为了避免电路游走(其可能引起不同的占空比和负载分配的不平衡)，确定控制信号并施加在第一逆变电路上，并且例如通过使计数器递增以确定所述第一电路为导通的时钟周期的数量来监测所述第一电路的导通次数。然后相同的持续时间用于命令来自所述第二逆变电路的输出。因此确保两个电路的占空比相同，而不管总的输出电力的如何变化。

Description

金属加工电源转换器系统和方法
背景技术
本发明总体上涉及焊接系统以及用于执行金属加工操作(例如，气体保护金属极弧焊(GMAW))的系统的领域。更具体地讲，本公开涉及对在这些系统中使用的电源和转换电路的控制的创新。
许多应用存在用于使两个或更多个工件彼此连接或切割工件的焊接及切割系统。这些应用不仅存在于整个工业中，而且用于建筑、造船、维修等。在弧焊系统中，电力转换成可用于焊接过程的形式，并且电力提供在电极与工件之间建立并维持电弧所需的电压和电流。等离子切割和类似操作也要求适用于特定过程的经调整处理的电力。在气体保护金属极弧焊(GMAW)中，在朝着工件推进的电极与工件本身之间建立电弧。在操作期间，随着熔池推进，电极由于添加到焊缝中而被消耗。
在焊接及切割电源中，电力电子电路通常被切换为开启和关闭以控制用于此过程所需的电力输出。这种切换通常由施加到电源内的转换电路的电力电子开关的栅极的脉宽调制(PWM)信号执行。常规的系统利用此转换电路中的单个逆变器和电感器来平滑输出波形。然而，这种系统中的电感器可能非常大，从而意味着额外的成本和重量。对这些系统的改进包括使用两个或更多个逆变器或转换器，这些逆变器或转换器被切换以提供所需输出。输出电流的波纹振幅由此减小，因此减小了输出电感器的大小。
这种系统中存在的一个问题是独立受控的逆变电路可能在操作期间变得失去平衡。结果可能是两个逆变器的占空比的“游走”偏差，其中一个逆变器趋于逐渐承担大部分负载，从而引起热失衡，进而破坏通过使用多个逆变器所获得的益处。此外，电流系统可能没有考虑电力转换器中的变压器电路的磁动态。由于对变压器的磁化和退磁的通常假设，当50％的PWM占空比被当作单极或单端逆变电路的每个的极限时，获得小于全部潜在的电力输出。
因此本领域中需要能够允许避免例如上述缺陷的改进。
发明内容
本公开阐述了可以在焊接及类似电源中实施的并且被设计成回应这些需求的某些方案。根据本公开的某些方面，一种焊接或切割电源系统包括：转换电路，其包括第一和第二固态开关电路，每个固态开关电路具有用于产生在可控值的适于焊接或切割操作的输出功率的两个电力电子开关，所述第一和第二固态开关电路并联地电耦接以提供结合的输出。输出电感耦接至所述第一和第二固态开关电路二者的输出。控制电路耦接至所述第一和第二固态开关电路并且被配置成提供PWM控制信号，所述PWM控制信号用于控制所述开关电路的电力电子开关的状态以独立于所述输出电力的水平来维持所述开关电路的所需负载。对于所述开关电路的每个周期，所述控制电路被配置成基于所需的占空比在所述第一开关电路上施加PWM控制信号，确定施加在所述第一开关电路上的所述PWM控制信号的持续时间，以及基于所确定的持续时间在所述第二转换器上施加PWM控制信号而无需重新确定所述第二开关电路的占空比。
根据其他方面，一种焊接或切割系统包括：电源，包括第一和第二固态开关电路，每个固态开关电路具有用于产生在可控值的适于焊接或切割操作的输出功率的两个电子电子开关，所述第一和第二固态开关电路并联地电耦接；输出电感器，耦接至所述第一和第二固态开关电路二者的输出。控制电路耦接至所述第一和第二固态开关电路并且被配置成基于所需的占空比确定所述第一开关电路的PWM控制信号，确定所述第一开关电路的所述PWM控制信号的持续时间，以及基于所确定的持续时间确定施加在所述第二转换器上的PWM控制信号而无需重新确定所述第二开关电路的占空比。
根据又一方面，一种焊接或切割方法，包括：在电力转换器的第一开关电路上施加PWM控制信号，所述电力转换器包括以交错开关模式工作的至少两个开关电路，第一开关电路的控制信号基于所需的占空比以产生焊接或切割输出，以及确定施加在所述第一开关电路上的所述PWM控制信号的持续时间。在所述电力转换器的第二开关电路上施加PWM控制信号一持续时间，该持续时间基于所确定的PWM的持续时间。
附图说明
当结合附图阅读以下详细说明时，会更好地明白本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中在整个附图中相同的标记代表相同的部件，其中：
图1是根据本公开的并入了电力转换电路的示例性GMAW焊接系统的图示；
图2是电力转换电路的示例性部件的图示；
图3是利用本公开的方面的当前设想的双重两开关电力转换器的电气原理图；
图4是图示了用于给图3的电路的两个转换器提供控制信号的示例性逻辑的流程图；
图5至图10是示例根据本技术的两个转换器的控制的示例性控制及输出波形的图示；
图11至图14是用于更充分利用电路的能力的开关控制信号的图示；以及
图15至图19是通过使用图11至图14描绘的控制方案可获得的类型的示例性电压和电流波形的概略图示。
具体实施方式
图1图示了GMAW系统(特别是MIG焊接系统)形式的示例性焊接系统10。在此示例性系统中，电源12接收并转换施加在送丝机14上的电力。送丝机将电力输送到焊炬16以完成焊接操作。尽管本公开使用此GMAW电源作为说明新电路和控制技术的示例性基础，但是应当理解的是，同样的教导可以应用于其他焊接过程以及其他金属加工过程(例如，等离子切割)中使用的电源。
电源12接收来自任何合适来源(例如电网、发动机发电机组、混合电源、燃料电池、电池或它们的组合)的输入电力18。电力转换电路20将电力转换成适于焊接(或其他金属加工)过程的形式。电源可以被设计成执行可以由操作员选择的多种不同的焊接过程，并且电力转换电路包括允许依照所需过程进行电力转换的部件，例如，以下讨论的固态开关。在选定的过程期间，控制及处理电路22耦接至电力转换电路20并且控制电力转换电路的操作。例如，也如以下所讨论的，控制及处理电路22可以提供调节电力转换电路内的固态开关的导通状态的信号以产生所需的输出电力。在许多应用中，控制及处理电路将包括具有相关联的存储器的一个或多个数字处理器或微处理器以存储并执行电源上可用的过程。这些过程可以包括恒压(CV)过程、恒流(CC)过程、脉冲过程、切割过程等。可以经由耦接至控制及处理电路22的操作员界面24选择过程及其他焊接参数。电源可以进一步包括允许与远程的或联网的部件和系统通信的电路(在图1中图示为数据/网络接口26)。这种电路可以允许监测焊接操作、记录焊接数据、下载或配置新过程、更新过程等等。最后，电源有时候包括可用于存储过程、过程参数、系统更新和任何合适的数据的可移除存储器28。
电力和数据可以经由一个或多个电缆或电缆束30从电源12转移到送丝机14。送丝机本身包括调节驱动组件34的操作的驱动控制电路32。驱动组件34接触焊丝电极36并将其供给用于焊接操作。焊丝电极通常存储在送丝机内的线轴38上。送丝机也可以包括用于提供焊接操作中使用的保护气体的一个或多个气阀。最后，操作界面42可以允许选择送丝机的某些参数(例如，送丝速度)。电源和送丝机可以协调工作，使得在焊接操作员(例如，通过焊炬上的操作装置)的启动下电力被提供用于焊接时，焊丝和气体资源供给用于焊接操作。在一些实施例中，电源和送丝机可以一体化为单个封装(single package)。经由耦接至焊炬的焊接电缆44提供焊丝和气体资源。第二或工作电缆46通常以某一方式夹持或耦接在工件48上以完成电路。在焊接操作期间，通过由附图标记50表示的电弧来完成整个电路。
图2图示了用于电力转换电路20的示例性功能部件。如图2所示，此电路可以包括电磁干扰滤波器52。这种电路将通常提供电感-电容滤波器，并且可以包括防护装置(例如，变阻器)。输入整流器54将交流电力转换成直流电力，并且通常包括全桥整流器。直流电力加在直流总线上，并且电路可以包括总线电容器以消除直流总线上的直流波形的波纹。功率因数校正(PFC)升压电路56可以允许对输入电力进行功率因数校正。一些系统可以不包括此升压电路。在包括此升压电路的情况下，其可以是将直流总线电压增加到所需水平(例如，440V)的开关电路。以下更详细讨论的单独的转换器58在当前设想的实施例中包括双重两开关交错正向转换器(dual two-switch interleaved forward converter)，其本身包括输出整流器和输出电感器。用于此电路的示例性电子部件连同它们的操作及控制在以下进行描述。转换器58的输出可以提供用于焊接(或其他)应用。在当前设想的实施例中，PFC升压电路56和电力转换器58设置有控制电路62和64以调节它们的操作。这种控制电路通常用于根据具体的焊接(或切割)状况、电力输出需求等提供栅极信号到电力转换器内的固态开关。
图3图示了上述类型的示例性交错正向转换器。此实施例中的正向转换器66是双重两开关交错正向转换器，其包括总体上并联耦接但是以交错方式受控的第一和第二逆变电路68和70。两个电路的输出按照图示方式连接，其中两个电路共用使输出波形平滑的输出电感器72。应该指出的是，在一些系统中，特别是在焊接系统中，焊接电缆可以提供足够的寄生电感(尤其是在输出波形的频率足够高的情况下)使得可以不需要该单独的电感器。更具体地讲，第一逆变电路68包括两个固态开关74和76，其通常可以分别是具有续流二极管78和80的绝缘栅双极晶体管。在这些器件的栅极上施加脉冲控制信号允许产生施加在变压器82上的输出波形。在第二逆变电路70中提供开关84和86、二极管88和90以及变压器92的形式的类似部件。每个逆变电路包括形成输出整流电路的二极管94和96，其分别起到整流和续流的功能。
在操作中，两个逆变器由脉宽调制信号控制，脉宽调制信号引起电路交替产生有效叠加的输出。为了确保两个电路产生相等的输出并且负载均分，电流控制方案有效地产生并提供脉宽调制栅极驱动信号到第一逆变电路，监测第一电路的“开启”状态的持续时间(电路被控制成产生输出电力的时间段)，然后脉冲第二逆变电路使其“开启”类似的时间段以确保相同的占空比。
在图4中总体上总结了此过程。控制逻辑98可以表示成从激活第一正向转换电路(与图3中的逆变电路68对应)开始，如步骤100所示。根据焊接(或其他)操作的需要，第一正向转换器被激活以提供所需时间段的输出。在此基本控制场景中，允许每个正向转换器在一半的时间中处于“开启”输出状态。因此，如步骤102所示，例如通过增加用于时钟周期(在时钟周期期间，第一转换器为“开启”)的计数器来监测或累计第一转换器的“开启”时间段。当然，为此目的可以采用其他技术，包括其他测量时间的方法，存储栅极驱动信号的持续时间的方法，等等。如步骤104所示，然后确定是否已经达到激活第一转换器的最大允许时间段。在许多实施例中，此时间段可以等于50％的占空比或更小，尽管如以下所述可以使用大于50％的时间段。一旦达到激活第一转换器的最大时间段，则激活第二正向转换器(如步骤106所示)。第二正向转换器被激活(例如，将栅极驱动信号提供给固态开关)一时间段，该时间段等于第一正向转换器“开启”的时间段。图4中的询问框108图示了第二正向转换器的激活持续，直到时间段相等(例如，第二正向转换器经过的时钟周期的数量与为第一转换器所统计的时钟周期的数量相同)。在步骤110，确定是否达到第二转换器的最大激活时间。一旦两个框108和110的结果都是肯定的，停用第二正向转换器并且重新激活第一正向转换器。
图5-10是可以施加在转换器68和70的每一个的开关上的脉宽调制(PWM)控制信号以及每个转换器的电流输出波形的图示。如图5所示，用于第一转换器68的控制信号118以脉冲形式施加，该脉冲可以接近50％占空比(如参照图11至图14所示，此占空比事实上可以超过50)。因此，“开启”时间段120是固态开关74和76接收栅极驱动信号以使其(交替地)处于导通状态的时间段，并且“关闭”时间段122是开关上的信号将其维持在非导通状态的时间段。分别由附图标记124和126表示的“开启”时间与“关闭”时间的比值对应于第一转换器68的占空比。类似地，如图6所示，第二转换器上的总体由附图标记128表示的PWM控制信号包括“开启”时间段130和“关闭”时间段132，在时间段130和“关闭”时间段132期间，开关84和86(交替地)分别处于导通和非导通状态。再次地，本领域技术人员应当理解的是，由于逆变电路的设计，逆变开关通常交替地开关。所得的“开启”时间134和“关闭”时间136提供用于第二转换器170的占空比。理想地，这些占空比将完全相同。在结合时，则如图7所示，转换器168和170的交错开关提供了结合的占空比，而“关闭”时间段140位于对应的转换器所提供的交替输出之间。
在本实施例中，如参照图4所述，每个转换器可在特定时间点处于导通状态以提供输出电力。因此，在图5中第一转换器的“开启”状态120在图5的左轴线开始，而使第一转换器处于“开启”状态的下一个可用的启动点在为时间段124和126的总和(即，开关时间段)的时间段处开始。第二转换器类似地可在与第一转换器的特定时间相距1800的特定时间(即，在开关时间段的一半的点处)处于“开启”状态。也就是说，给定总的时间段(时间段124+126，对于两个转换器来说该总的时间段是相等的)，第二转换器可在总的开关时间段的一半处切换到“开启”或输出状态。
图8图示了第一转换器的电流波形形式的输出。如图所示，只要转换器被脉宽调制为输出，电流142就会上升(如附图标记144所示)，并且在关闭第一转换器的输出之后，电流142就下降(如附图标记146所示)。如图9所示，第二转换器的电流148在此转换器处于“开启”或输出状态时会类似地上升(如图附图标记150所示)，并且在“关闭”时电流148就下降(如附图标记152所示)。因此，图10所示的并且总体上由附图标记154表示的结合电流将会是这些波形的结合，其表现出减小的波纹电流和频率是任一转换器的PWM频率的两倍的、总体上平滑的输出(如轨迹156所示)。
如上所述，两个转换器的占空比在此过程期间维持相等。总而言之，基于所选的过程、所需的输出电力参数等等控制第一转换器。以此方式确定第一转换器的所需的“开启”时间和波形特征，并且PWM控制信号施加在第一转换器的固态开关的栅极上一所需时间。例如通过使控制电路逻辑内的计数器递增来统计第一转换器被命令为提供输出的时钟周期(或任何其他参考周期)的数量，从而统计由图5中的附图标记124指示的时间。随后，并非重新确定第二转换器需要的输出，第二转换器的PWM控制信号仅施加与基于计数器累计的时间相等的时间，该计数器累计参考施加在第一转换器上的紧接着的前一个控制信号。从而确保两个转换器具有相同的占空比，而不管施加在第一转换器上的占空比的变化。
如上所述，本公开还提供了一种用于提高如上所述的电力转换电路的电力输出的机制。具体地讲，命令单个交错转换器提供输出的脉宽调制控制信号可以扩展超过50％占空比(以下进行讨论)。在常规系统中，通常认为，在实施由例如正向转换器的单端转换器组成的逆变器拓扑结构时，下游变压器的一次量的最大脉冲宽度不得超过50％。这种传统处理很可能是变压器的励磁电感放电所需的时间与其充电所需的时间相等的看法的结果。在无负载条件下，这种50％的极限通常正确，因为励磁电感在施加一次脉冲(“开启”时间段)的整个时间内充电。然而，当转换器在恒导通模式(CCM)下工作并且有负载电流流过时，直到漏电感中的电流与反射负载电流相等时，才有励磁电流流入变压器。在高负载条件下，可能需要几微秒的时间给漏电感“充电”。另外，在此漏电感充电时间期间，变压器次级上没有施加二次电压，这意味着没有电力转换成负载。这种现象可以导致二次脉冲宽度等于一次脉冲宽度减去漏电感充电时间(其是负载电流的函数)的“有效”脉冲宽度。当一次侧脉冲宽度接近其最大值(比如，对于40KHz的正向变换器，该最大值为12.5微秒)时，二次脉冲宽度可以基本上更小，比如近似9微秒。这导致36％而非50％的有效脉冲宽度占空比。因此，如果输出电压等于输入电压乘以脉宽调制占空比，那么可获得的输出平均电压的极限低于通常的50％极限。
根据本公开，基于负载电流的量，最大一次脉冲宽度可以允许扩展超出50％的极限。这种扩展是由于意识到漏电感充电时间的一半可以增加到脉宽并且仍然可以给励磁电感提供充足的时间放电，而无需改变总的周期。举例来说，这可能使有效二次脉宽升高到43％或额外7％的负载电压，而不需要改变变压器的匝数比。在图11至14中总体上图示了此技术。
如图11所示，用于第一转换器的脉宽调制驱动信号158包括使转换器处于“开启”状态的脉宽调制命令160，其后是时间段162，在该时间段162中转换器是“关闭”的。“开启”时间段的超过正常50％极限166的扩展164因此提供到转换器切换成“关闭”的新开关时间168。图12中图示的用于第二转换器的脉宽调制控制信号170可以类似地扩展。因此，使转换器处于“开启”状态172的脉宽调制控制信号可以在整个周期中的正常时间开始(如附图标记174所示)，否则这些信号可以在整个周期中开始。然而，控制中的类似扩展可以与第一转换器的扩展相等。因此，第一转换器的由附图标记176表示的“开启”时间段保持等于第二转换器的由附图标记178表示的“开启”时间段。由于变压器的励磁和去励磁动态，可以获得比严格执行用于每个交错转换器的50％占空比所能获得的更高的平均电压输出。
此方法的实施可以按照如上所述的相同逻辑。也就是说，第一转换器的脉宽调制占空比可以根据过程、电力输出要求等来确定。然后检测并记录(例如，通过使基于“开启”时间段期间的时钟周期的计数器递增)第一转换器实际“开启”的时间段，并且第二转换器被置于“开启”状态一相等的时间。
在加工能力或控制逻辑不允许这种操作的情况下(例如，在第二转换器切换到“开启”状态之前优选地先确定其全部“开启”时间段的情况下)，可以采用图13和图14中图示的延迟方法。在此方法中，用于第一转换器的控制信号180将包括一系列“开启”脉宽调制输入182、184、186等。然而，用于第二转换器的控制信号188可以延迟一个周期以跟随第一转换器。也就是说，用于第二转换器的控制信号188将包括脉宽调制命令190、192、194、196等。此延迟导致在其应用于第二转换器中时第一转换器的脉宽调制命令(如第“n-1”个信号184和194所示)和如图13和图14中所示的第“n”个命令186和196的一个周期的偏移。此延迟允许(在下一个开关时间段中)在施加第二转换器的“开启”时间段之前获知第二转换器的“开启”时间段的完整持续时间。
图15至图19是可通过使用图11至图14描绘的控制方案获得的类型的示例性电压和电流波形的图示。具体地讲，图15图示了变压器一次控制电压200随时间的变化。如图所示，当转换器开启时，电压上升(如框202所示)，并且在转换器“关闭”时，电压下降(如附图标记204所示)。如图16所示，当变压器一次电压高时，则无负载的励磁电流206上升(如附图标记208所示)，当一次电压低时，则无负载的励磁电流206下降(如附图标记210所示)。如图17所示，在初始时间段216期间，满负载一次电流212上升(如附图标记214所示)。此初始上升仅对应于漏电感电流充电。然后，如附图标记218所示，在时间段220期间，由于有效二次电压和电感，电流以更低的速率上升。满负载一次电流的下降(如附图标记222所示)在去除一次电压之后发生。
图18图示了满负载二次电压。当一次电压高时，该电压图示为上升，但是由于变压器的漏电感，“开启”值发生偏移(如附图标记226所示)。在去除一次电压时，二次电压下降(如附图标记228所示)。图19图示了满负载励磁电流230。这里，当二次电压高时，电流上升(如附图标记232所示)，当二次电压低时，电流下降(如附图标记234所示)。然后得到脉冲宽度的未利用部分(如附图标记236所示)。如上所述的技术通过使命令脉宽调制信号扩展超过50％的值(如上所述)而允许在此时间段期间更充分地利用脉冲宽度。
可以设想如上所述的电路、系统和技术的各种修改和变化。例如，尽管已经描述了两个逆变器或转换器，但是相同的技术可以用于具有超过两个这种电路(它们相连接以提供共同输出)的系统。另外，尽管图示并描述了正向转换器，但是可以使用其他转换器类型和应用。另外，尽管描述了数字、离散技术用于确定转换器的切换，但是模拟和混合电路也可以用于此目的。最后，尽管描述了用于开关转换器的相等的时间段，但是相同或相似的技术也可以用于通过使开关时间段不相同(例如，基于在控制第二转换器时加上或减去第一转换器的时钟脉冲的计数)来控制电路负载(和加热)。
尽管在前述讨论和示例中利用了两个转换器，但是应当注意的是，在利用单个转换器的系统中也可以使用所讨论的扩展时间段控制技术。尽管这种转换器(例如，单端转换器)通常利用50％的占空比极限，但是已经确定的是，通过使用本教导可以获得扩展的占空比(即，不限于50％的最大值)。再次地，本技术也可以与具有超过两个转换器的系统一起使用。
还应该指出的是，实施的脉宽调制占空比通常在系统运行期间变化，并且任何时间的具体占空比可以取决于负载(例如，在本上下文中被焊接或切割操作获取的电力)。这种控制可以基于监测电力和/或负载获取的电流。在一个目前设想的实施例中，例如，对于负载抽取的输出电流的每个振幅，脉宽调制占空比可以扩展所需数量的时钟脉冲(或任何其他所需的标准时间段)。也可以根据测量并且/或者确定变压器一次电流下降到零的时间点与随后的开关周期的起始点之间的时间，如以上图示所示的。
尽管本文中仅图示并描述了本发明的某些特征，但是本领域的技术人员将想到许多修改和变化。因此，应当理解的是，所附权利要求旨在涵盖落入本发明的真正精神范围内的所有这种修改和变化。

Claims (30)

1.一种焊接或切割电源系统，包括：
转换电路，包括第一固态开关电路和第二固态开关电路，第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每一个具有用于产生在可控值的适于焊接或切割操作的输出电力的两个电力电子开关，所述第一固态开关电路和第二固态开关电路电耦接以提供结合的输出；
输出电感，耦接至所述第一固态开关电路和第二固态开关电路两者的输出；以及
控制电路，耦接至所述第一固态开关电路和第二固态开关电路并且被配置成:
提供第一脉宽调制控制信号和第二脉宽调制控制信号，所述第一脉宽调制控制信号和第二脉宽调制控制信号用于在开关周期中分别控制所述第一固态开关电路和第二固态开关电路的电力电子开关的状态；
以独立于所述输出电力的值维持所述第一固态开关电路和第二固态开关电路的所需负载，其中对于所述第一固态开关电路和第二固态开关电路的每个开关周期，所述控制电路被配置成基于所需的占空比将所述第一脉宽调制控制信号施加至所述第一固态开关电路；
通过监测所述第一固态开关电路的开启时间和统计所述第一脉宽调制控制信号被施加至所述第一固态开关电路的时钟周期的数量，独立于所述输出电力确定仅被施加至所述第一固态开关电路的所述第一脉宽调制控制信号的持续时间；以及
基于所确定的持续时间将所述第二脉宽调制控制信号施加至所述第二固态开关电路而无需重新确定所述第二固态开关电路的占空比；
其中，所述第一脉宽调制控制信号仅在每个开关周期的第一部分期间被施加至所述第一固态开关电路所确定的持续时间，并且所述第二脉宽调制控制信号仅在相应开关周期的所述第一部分之后的所述相应开关周期的第二部分期间被施加至在所述第二固态开关电路，并且所述第一固态开关电路和第二固态开关电路两者产生相同极性的输出。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述时钟周期的数量通过使由所述控制电路实施的计数器递增来统计。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每个的占空比限制在50％或更小。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每个的占空比相等。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每个的所述两个电力电子开关耦接在共同的直流总线上。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每个包括输出变压器和所述共同的直流总线上的续流二极管。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每个包括在所述第一固态开关电路和第二固态开关电路的两个电力电子开关中的每个和输出整流电路之间的变压器。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每个包括在所述变压器与输出电感之间的整流器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述电源系统产生适用于气体保护金属极焊弧焊接过程的输出电力。
10.一种焊接或切割系统，包括：
电源，所述电源包括第一固态开关电路和第二固态开关电路，所述第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每一个具有用于产生在可控值的适于焊接或切割操作的输出电力的两个电力电子开关，所述第一固态开关电路和第二固态开关电路并联地电耦接；
输出电感，所述输出电感耦接至所述第一固态开关电路和第二固态开关电路两者的输出；以及
控制电路，所述控制电路耦接至所述第一固态开关电路和第二固态开关电路并且被配置成：
提供第一脉宽调制控制信号和第二脉宽调制控制信号，用于在开关周期中分别控制所述第一固态开关电路和第二固态开关电路的所述电力电子开关的状态；
以独立于所述输出电力的值维持所述第一固态开关电路和第二固态开关电路的所需负载；
基于所需的占空比确定用于所述第一固态开关电路的第一脉宽调制控制信号；
通过监测所述第一固态开关电路的开启时间和统计所述第一脉宽调制控制信号被施加至所述第一固态开关电路的时钟周期的数量，独立于所述输出电力确定仅被施加至所述第一固态开关电路的所述第一脉宽调制控制信号的持续时间；以及
基于所确定的持续时间来将所述第二脉宽调制控制信号施加至所述第二固态开关电路而无需重新确定所述第二固态开关电路的占空比；
其中，仅在每个开关周期的第一部分期间，所述第一脉宽调制控制信号被施加至所述第一固态开关电路所确定的持续时间，以及仅在相应开关周期的所述第一部分之后的所述相应开关周期的第二部分期间，所述第二脉宽调制控制信号被施加至所述第二固态开关电路，并且所述第一固态开关电路和第二固态开关电路两者产生相同极性的输出。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述时钟周期的数量通过使由所述控制电路实施的计数器递增来统计。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每个的占空比限制在50％。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每个的占空比相等。
14.一种多个连续开关周期中的每个开关周期中的焊接或切割方法，包括：
将第一脉宽调制控制信号施加至电力转换器的第一固态开关电路，所述电力转换器包括以所需的开关模式工作的至少两个固态开关电路，所述第一脉宽调制控制信号基于所需的占空比来产生焊接或切割输出；
通过监测所述第一固态开关电路的开启时间和统计所述第一脉宽调制控制信号施加至所述第一固态开关电路的时钟周期的数量，独立于输出电力确定仅被施加至所述第一固态开关电路的所述第一脉宽调制控制信号的脉宽调制持续时间；以及
基于所确定的脉宽调制持续时间，将第二脉宽调制控制信号施加至所述电力转换器的第二固态开关电路一持续时间；
其中，仅在每个开关周期的第一部分期间，所述第一脉宽调制控制信号被施加至所述第一固态开关电路所确定的持续时间，以及仅在相应开关周期的所述第一部分之后的所述相应开关周期的第二部分期间，所述第二脉宽调制控制信号被施加至所述第二固态开关电路，并且所述第一固态开关电路和第二固态开关电路两者产生相同极性的输出。
15.根据权利要求14所述的方法，其中施加至所述第二固态开关电路的所述第二脉宽调制控制信号不是单独确定的，而是通过基于确定持续时间来确定的，所述持续时间是基于所述第一脉宽调制控制信号被施加至所述第一固态开关电路的脉宽调制持续时间来确定的。
16.根据权利要求14所述的方法，包括以交错开关模式开关所述至少两个固态开关电路。
17.根据权利要求16所述的方法，包括独立地变压和整流所述至少两个固态开关电路中的全部的输出。
18.一种焊接或切割电源系统，包括：
转换电路，所述转换电路包括第一固态开关电路和第二固态开关电路，第一固态开关电路和第二固态开关电路中的每一个具有用于产生在可控值的适于焊接或切割操作的输出电力的两个电力电子开关，所述第一固态开关电路和第二固态开关电路电耦接以提供结合的输出；
输出电感，所述输出电感耦接至所述第一固态开关电路和第二固态开关电路两者的输出；以及
控制电路，所述控制电路耦接至所述第一固态开关电路和第二固态开关电路并且被配置成：提供第一脉宽调制控制信号和第二脉宽调制控制信号以分别用于控制所述第一固态开关电路和第二固态开关电路的电力电子开关的状态，以独立于所述输出电力的值维持所述第一固态开关电路和第二固态开关电路的所需负载，其中对于所述第一固态开关电路和第二固态开关电路的每个周期，所述控制电路被配置成基于所需的占空比将所述第一脉宽调制控制信号施加至所述第一固态开关电路，
其特征在于，通过监测所述第一固态开关电路的开启时间和统计所述第一脉宽调制控制信号被施加至所述第一固态开关电路的时钟周期的数量，独立于所述输出电力确定仅被施加至所述第一固态开关电路的所述第一脉宽调制控制信号的持续时间，
以及基于所确定的持续时间将所述第二脉宽调制控制信号施加至所述第二固态开关电路而无需重新确定所述第二固态开关电路的占空比；
其中，所述第一脉宽调制控制信号仅在每个周期的第一部分期间被施加至所述第一固态开关电路所确定的持续时间，并且所述第二脉宽调制控制信号仅在所述周期的所述第一部分之后的第二部分期间被施加至所述第二固态开关电路。
19.根据权利要求18所述的系统，其中时钟周期的数量通过使由所述控制电路实施的计数器递增来统计。
20.根据权利要求18所述的系统，其中每个固态开关电路的占空比限制在50％或更小。
21.根据权利要求18所述的系统，其中每个固态开关电路的占空比相等。
22.根据权利要求18所述的系统，其中每个固态开关电路的两个电力电子开关耦接在共同的直流总线上。
23.根据权利要求22所述的系统，其中每个固态开关电路包括输出变压器和所述共同的直流总线上的续流二极管。
24.根据权利要求18所述的系统，其中每个固态开关电路包括在所述固态开关电路的相应的电力电子开关和输出整流电路之间的变压器。
25.根据权利要求24所述的系统，其中每个固态开关电路包括在相应的变压器与所述输出电感之间的整流器。
26.根据权利要求18所述的系统，其中所述电源系统产生适用于气体保护金属极焊弧焊接过程的输出电力。
27.一种焊接或切割方法，包括：
将第一脉宽调制控制信号施加至电力转换器的第一固态开关电路，所述电力转换器包括以所需的开关模式工作的至少两个固态开关电路，所述第一固态开关电路的所述第一脉宽调制控制信号基于所需的占空比以产生焊接或切割输出；
通过监测所述第一固态开关电路的开启时间和统计所述第一脉宽调制控制信号被施加至所述第一固态开关电路的时钟周期的数量，独立于输出电力确定仅被施加在所述第一固态开关电路上的所述第一脉宽调制控制信号的脉宽调制持续时间；以及
基于所确定的脉宽调制持续时间将第二脉宽调制控制信号施加至所述电力转换器的第二固态开关电路一持续时间；
其中，所述第一脉宽调制控制信号仅在每个周期的第一部分期间被施加至所述第一固态开关电路所确定的持续时间，并且所述第二脉宽调制控制信号仅在所述周期的所述第一部分之后的第二部分期间被施加至在所述第二固态开关电路。
28.根据权利要求27所述的方法，其中施加在所述第二固态开关电路上的所述第二脉宽调制控制信号不是单独确定的，而是通过确定持续时间而被确定的，所述持续时间是基于施加在所述第一固态开关电路上的第一脉宽调制控制信号的脉宽调制持续时间来确定的。
29.根据权利要求27所述的方法，包括以交错开关模式开关所述第一固态开关电路和所述第二固态开关电路。
30.根据权利要求29所述的方法，包括独立地变压和整流所有的固态开关电路的输出。
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