CN111670083B - 用于焊接发电机的能量存储系统中的双向3电平转换器 - Google Patents

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Abstract

一种焊接型电力系统包含电力供应器、DC电力总线、能量存储装置和双向转换器。双向转换器被配置成将DC电力总线连接到能量存储装置，并且被进一步配置成响应于DC电力总线上的电力需求而从DC电力总线到能量存储装置地转换电力以对能量存储装置充电，并且从能量存储装置到DC电力总线地转换电力。双向转换器被进一步配置成平衡DC电力总线。控制器被配置成控制双向转换器的占空比，以便平衡DC电力总线，并控制能量存储装置与DC电力总线之间的电力流动。

Description

用于焊接发电机的能量存储系统中的双向3电平转换器
优先权声明
本申请主张以下申请的优先权，所述申请中的每一个以引用方式并入本文中：
2018年1月30日提交申请的名为“用于焊接发电机的能量存储系统中的双向3电平转换器(BIDIRECTIONAL 3-LEVEL CONVERTER FOR USE IN ENERGY STORAGE SYSTEM FORWELDING GENERATOR)”的第62/623,660号美国临时专利申请。
背景技术
传统的焊接型电力系统为焊接型工具提供电力。一些这样的电力系统耦接到电力供应器和能量存储装置。在一些系统中，DC电力总线为焊接型工具和辅助输出提供焊接型电力。这些配置可需要多个转换器以在DC电力总线与能量存储单元之间转换电力。此外，当提供辅助电力时，在没有平衡机制的情况下，DC电力总线可变得不平衡。
发明内容
公开一种焊接型电力系统的设备、系统和方法，所述焊接型电力系统包含双向3电平转换器，所述双向3电平转换器被配置成在电力总线与能量存储装置之间转换电力，大体上如附图中的至少一幅所图示以及结合附图中的至少一幅所描述，如权利要求书中更全面地阐述的那样。
附图说明
图1是根据本公开的各个方面的实例焊接型电力系统的框图。
图2是实例双向3电平转换器的示意图。
图3是为失衡负载供电的实例双向3电平转换器的示意图。
图4图示根据本公开的各个方面的操作焊接型电力系统的实例方法。
附图未必按比例绘制。在合适的情况下，类似或相同附图标记用于表示类似或相同部件。
具体实施方式
本公开总的来说涉及焊接系统，并且更明确地说，涉及经由双向3电平转换器而在DC电力总线与能量存储单元之间转换电力的系统和方法，所述DC电力总线将电力供应到焊接型输出和辅助输出。双向3电平转换器可被配置成平衡DC电力总线。
公开了焊接型电力系统的实例。所公开的焊接型电力系统包含电源，所述电源包含DC电力总线。电源可以是发动机供能的，并且DC电力总线例如直接由整流器或升压转换器馈电。发动机供能的焊接系统可用于转动发电机，所述发电机用于为多个焊接型工具(例如，焊接型焊炬、送丝机、等离子焊炬等)提供电力，并且可长时间使用。在一些实例中，DC电力总线具有分立电容，从而允许用户将插入式装置(例如，灯光、小型电动工具等)连接到辅助电力，而总DC电力总线可对焊接逆变器供电。
此外，在一些实例中，焊接型电力系统可包含能量存储装置，诸如，电池。能量存储装置可在一些情形(诸如，输出处具有低电力需求(例如，灯光、小型电动工具等)的情形)下提供电力，或者可在短时间的较高电力需求(例如，短暂的焊接或切割，使用电力存储装置和开关模式电电力供应器)期间对DC电力总线进行补充。
本公开的一些方面涉及一种双向转换器，所述双向转换器从DC电力总线到能量存储装置地转换电力以对能量存储装置充电，从能量存储装置到DC电力总线地转换电力，并且平衡分立电容的DC电力总线。在一些方面中，转换器是双向3电平转换器。
如本文所使用，术语“焊接型电力”表示适用于焊接、等离子体切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预加热(包含激光焊接和激光熔覆)的电力。如本文所使用，术语“焊接型电力供应器”表示能够在电力被施加到其中时供应焊接、等离子体切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预加热(包含激光焊接和激光熔覆)电力的任何装置，包含(但不限于)逆变器、转换器、谐振电力供应器、准谐振电力供应器等以及与其相关联的控制电路和其它附属电路。
如本文所使用，术语“焊接型电压”表示适用于焊接、等离子体切割、感应加热、CAC-A和/或热丝焊接/预加热(包含激光焊接和激光熔覆)的电压。
图1是焊接型电力系统100的框图。实例电力系统100包含对DC电力总线107馈电的电力供应器101。在一些实例中，电力供应器101可包含连接到发电机的变速发动机。在一些实例中，电力供应器101可直接通过整流器来对DC电力总线107馈电。在其它实例中，电力供应器101可通过升压转换器来对DC电力总线107馈电。
控制器105连接到电力供应器101、DC电力总线传感器103、双向转换器111和能量存储装置传感器115。双向转换器111将DC电力总线107连接到能量存储装置113，以使得能量存储装置113可将电力提供到DC电力总线107和/或从DC电力总线107汲取电力。DC电力总线传感器108连接到DC电力总线107，以监测与电力总线107相关联的电压、电流、电阻等的改变。这些改变可指示电力消耗特性。能量存储装置传感器115连接到能量存储装置113，以监测与能量存储装置113相关联的电压、电流、电阻等的改变。这些改变可指示电力消耗特性和/或电量水平特性。在一些实例中，控制器105可直接连接到DC电力总线107、双向转换器111、能量存储装置113和电力供应器101，以便监测并传输信息和控制信号，例如，总线电压、总线电流和充电/放电参数。
双向转换器111包含具有可调整占空比的多个开关，所述占空比可由控制器105控制。调整开关的占空比会调整双向转换器111的占空比。通过调整双向转换器的占空比，控制器可控制DC电力总线107与能量存储装置113之间的电力流动，因此从能量存储装置113到DC电力总线107地转换电力以对DC电力总线107进行补充，或者从DC电力总线107到能量存储装置113地转换电力以对能量存储装置113充电。在一些实例中，增大双向转换器的占空比会从DC电力总线107到能量存储装置113地转换电力，而减小占空比会从能量存储装置113到DC电力总线107地转换电力。例如，可响应于由电力总线传感器103检测的负载特性或由能量存储传感器115检测的电量水平特性而控制电力流动。
焊接型负载117可经由焊接型输出109而连接到系统100。焊接型输出109可连接到平衡的DC电力总线107，并从平衡的DC电力总线107汲取电力。焊接型电力系统100可将焊接型电力提供到焊接型焊炬(例如，MIG、TIG、GMAW、FCAW、等离子切割器等)、预加热装置、送丝机等，并提供电池电平电力以对电池充电。
一个或更多个辅助型负载121可经由辅助输出119而连接到系统100。辅助型负载可包含灯光、小型电动工具等。辅助输出119可从DC电力总线107汲取电力。
图2是焊接型电力系统100的实例双向转换器111的示意图。图2的实例双向转换器111具有3电平降压-升压拓扑。双向3电平转换器111包含四个开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209。在一些实例中，开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。双向3电平转换器111还包含两个电容器211和213。当DC电力总线107平衡时，每个电容器211和213两端的电压平衡。双向3电平转换器111连接到电池215，其中电池215对应于图1的能量存储装置113。双向3电平转换器111可通过调整开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209的占空比而从电池215到DC电力总线107地转换电力，或者从DC电力总线107到电池215地转换电力。
图3是对失衡负载供电的图2的双向3电平转换器111的示意图。Cdc1 211和Cdc2 213表示分立的DC电力总线107电容。DC电力总线107由三个电阻器提供负载，即，对整个DC电力总线提供负载的Rbalanced 301、仅对DC电力总线的上半部分提供负载的Rupper 303以及仅对DC电力总线的下半部分提供负载的Rlower 305。Rupper 303和Rlower 305被表示为电阻器，但也可以是例如恒定电流或恒定功率负载。
在示范性焊接型电力系统(例如，如图1所公开的系统100)中，Rbalanced 301表示由焊接逆变器汲取的负载。例如，在图1中，Rbalanced 301可对应于焊接型输出109。因为Rbalanced301从整个DC电力总线汲取电压，所以Rbalanced 301不影响电容器Cdc1 211和Cdc2 213两端的电压的平衡。在同一示范性焊接型电力系统中，Rupper 303和Rlower 305表示焊接型电力系统的辅助电力输出。辅助输出可对插入式装置(例如，灯光、电动工具等)馈电。如果辅助负载失衡，那么结果可导致DC电力总线107的不平衡，也称为失衡负载。
例如，如果Rupper 303和Rlower 305或Iupper和Ilower(分别流经Rupper 303和Rlower 305的电流)不相等，那么Cdc1 211和Cdc2 213两端的电压将不相等。Cdc1 211和Cdc2 213两端的电压之间的差被称为不平衡或失衡负载。恒定电流或恒定功率负载之间的失衡负载可导致整个总线电压出现在Cdc1 211或Cdc2 213两端，而另一电容器可未观察到电压。电容器Cdc1 211或Cdc2 213不大可能能够耐受较高电压，并且有可能出现故障。如果Cdc1 211和Cdc2 213不具有相等电容，那么也可能出现失衡负载。当Cdc1 211和Cdc2 213不相等时，Cdc1 211和Cdc2 213对改变的负载条件的反应将同样不相等，因此产生失衡负载。
Ibatt 309是流经电池215的电流。Ibatt 309可通过调整双向3电平转换器111的输出占空比来控制。双向3电平转换器的占空比与Ibatt 309增大的时间与总开关周期之比相关。开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209中的每一个具有一定占空比，其中占空比是指每个开关导通的时间与总开关周期之比。调整开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209的占空比会调整双向3电平转换器111的占空比。在一个实例中，当Q1 203导通时，Q2 205关断，并且当Q4209关断时，Q3 207导通。在此实例中，Q1 203和/或Q4 209的较高占空比将增大被提供到电池215的电压，并增大流经电池215的电流Ibatt309的值。相反，减小Q1 203和/或Q4 209的占空比将减小被提供到电池215的电压，并减小Ibatt309的值。如果Q1 203和/或Q4 209的占空比充分减小，那么Ibatt309可变负。当Ibatt309为负时，电池215将电力供应到DC电力总线107。当Ibatt309为正时，电池215从DC电力总线107汲取电力。因此，通过调整Q1 203和/或Q4 209的占空比，可将电力从DC电力总线107汲取到电池215，或者可将电力从电池215提供到DC电力总线107。在一些实例中，可调整开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209的开关动作的频率，而不是调整开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209的占空比，以便控制Ibatt 309。
在3电平转换器中，Q1 203和Q4 209在给定循环中不需要持续相等的时间量地操作。因为Q1 203和Q4 209不需要在给定循环中持续相等的时间量地操作，所以Q1 203和Q4209的占空比可被调整以平衡分路式DC电力总线或者Cdc1 211或Cdc2 213两端的电压。
例如，如果Ibatt 309为正，并且上总线电压或Cdc1 211两端的电压大于下总线电压或Cdc2 213两端的电压，那么Q1 203应持续比Q4 209长的时间地导通。或者，如果Ibatt 309为负(这在电池215将电力放电到DC电力总线107时发生)，并且上总线电压大于下总线电压，那么转换器的上段(Q1 203和Q2 205)的导通时间少于转换器的下段(Q3 207和Q4 209)的导通时间，以便减小上总线电压并因此平衡DC电力总线电压。在一些实例中，可调整开关Q1203、Q2 205、Q3 207和Q4 209的开关动作的频率，而不是调整开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209的占空比，以便控制Ibatt 309并因此平衡DC电力总线107。
在一些实例中，当焊接型电力系统100仅依靠电池供应的电力操作时，如上所述的双向3电平转换器的总线平衡能力是重要的，这是因为电力供应器101通常无法提供任何总线平衡。
在一些实例中，控制器105可使用滞后控制以通过调整开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209的导通时间来平衡DC电力总线107以及DC电力总线107与能量存储装置113(或更具体地说，电池215)之间的电力转换。当使用滞后控制时，不再需要参考如上文所论述的固定占空比。相反，当使用滞后控制时，对时间的定性参考是重要的。例如，为了增大电池电压，或者为了增大Ibatt 309，在给定的时间间隔内，Q1 203和/或Q4 209平均保持导通的时间比Q1 203和/或Q4 209先前保持导通的时间更长。相反，为了将电力从电池215汲取到DC电力总线107，或者为了减小Ibatt 309或者为了使Ibatt 309为负，在给定的时间间隔内，Q1 203和/或Q4 209平均保持导通的时间比Q1 203和/或Q4 209先前保持导通的时间更短。或者为了平衡DC电力总线107，例如，如果Ibatt 309为正，并且上总线电压或Cdc1 211两端的电压大于下总线电压或Cdc2 213两端的电压，那么在给定的时间间隔内，Q1 203平均导通持续时间应当比Q4 209更长。或者相反，如果Ibatt 309为负，并且上总线电压大于下总线电压，那么在给定的时间间隔内，转换器的上段(Q1 203和Q2 205)的导通时间平均少于转换器的下段(Q3207和Q4 209)的导通时间，以便减小上总线电压并因此平衡DC电力总线电压。
参考图1，由各种部件直接或通过传感器103和115提供到控制器的信息可用于例如指示双向转换器111转换来自DC电力总线107的电力以对能量存储装置113充电，或者从能量存储装置113到DC电力总线107地转换电力。例如，响应于控制器在DC电力总线107上检测的负载特性，可从能量存储装置113到DC电力总线地转换能量。此外，可响应于能量存储装置113的充电特性从DC电力总线107到能量存储装置113地转换电力。在一些实例中，可从DC电力总线107到能量存储装置113地转换能量，以将能量存储装置113维持在一定的电量水平。
参考图3，转换来自DC电力总线107的电力以对电池215(或能量存储装置113)充电或者从电池215(或能量存储装置113)到DC电力总线107转换电力的速率与Ibatt 309相关。在图3的实例示意图中，当Ibatt 309为正时，转换来自DC电力总线107的电力以对电池215(或能量存储装置113)充电。当Ibatt 309为负时，从电池215(或能量存储装置113)到DC电力总线107地转换电力。Ibatt 309的值越大，从DC电力总线107转换越多电力以对电池215(或能量存储装置113)充电。控制器可调整开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209的导通时间，以便调整Ibatt 309。
例如，响应于在DC电力总线107上检测的焊接型负载特性，控制器105可调整开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209的导通时间，以便从能量存储装置113提供电力以补充DC电力总线107。或者，当在DC电力总线107上没有检测到焊接型负载特性并且控制器105检测到能量存储装置113没有完全充满时，控制器105可调整开关Q1 203、Q2 205、Q3 207和Q4 209的导通时间，以便将充电电力从DC电力总线107提供到能量存储装置113。在一些实例中，当控制器105检测到能量存储装置113完全充满时，控制器105可调整开关Q1 203、Q2 205、Q3207和Q4 209的导通时间，以便使Ibatt 309达到一电平，该电平将维持能量存储装置113中所存储的能量的量。在一些实例中，控制器105可检测到DC电力总线107不平衡(即，失衡负载)。这可能是由例如失衡辅助负载引起的。在这种情况下，控制器105可调整开关Q1 203、Q2205、Q3 207和Q4 209的导通时间，以平衡DC电力总线107。
图4图示操作焊接型电力系统的实例方法。在框401中，控制器105监测DC电力总线107处的电力需求。控制器105监测电压、电流、电阻等的改变，这些改变可以是由DC电力总线107上的焊接型负载引起的电力需求的特性。在框403中，控制器确定DC电力总线107上是否存在电力需求。如果在DC电力总线107上存在电力需求，那么在框405中，控制器调整双向转换器111的开关的导通时间，以从能量存储装置113到DC电力总线107地转换电力，以便补充由DC电力总线107提供到焊接型负载117的电力。
在框407中，控制器确定DC电力总线107是否平衡。当辅助负载121连接到辅助输出119时，在没有平衡控制的情况下，分路式DC电力总线107可能变得不平衡。当焊接型电力系统100仅依靠由能量存储装置113提供的电力操作时，由电力供应器101提供的正常总线平衡操作可能不会起作用以平衡总线。因此，如果控制器105检测到DC电力总线107不平衡，那么在框409中，控制器调整双向转换器111的开关的导通时间以平衡DC电力总线107。控制器105接着可在框407中再次作出判决，以确保已通过调整双向转换器111的开关的导通时间而校正DC电力总线107的不平衡。如果DC电力总线107仍然不平衡，那么在框409中，控制器将再次调整双向转换器111的开关的导通时间以平衡DC电力总线107。可重复框407和409，直到DC电力总线107平衡为止。
如果DC电力总线107平衡，那么在框411中，控制器105可通过监测与能量存储装置113相关联的电压、电流、电阻等来确定能量存储装置411是否完全充满。如果能量存储装置413没有完全充满，那么在框413中，控制器105调整双向转换器111的开关的导通时间，以从DC电力总线107到能量存储装置113地转换电力，以便对能量存储装置113充电。如果控制器105在框411中确定能量存储装置113完全充满，那么在框415中，控制器105可调整双向转换器111的开关的导通时间，以按一定速率从DC电力总线107到能量存储装置113地转换电力，该速率将维持能量存储装置113的电量水平。接着，控制器105可返回到框401，以监测DC电力总线107处的电力需求。
本发明的方法和系统可实现在硬件、软件和/或硬件与软件的组合中。本发明的方法和/或系统可用集中方式实现在至少一个计算系统中，或用分散方式实现，其中不同组成部分跨越若干互连的计算系统而散布。适用于执行本文所述的方法的任何种类的计算系统或其它设备是合适的。硬件和软件的典型组合可包含具有程序或其它代码的通用计算系统，其中所述程序或代码在被加载和执行时控制计算系统以使得所述计算系统执行本文所述的方法。另一实施方案可包括专用集成电路或芯片。一些实施方案可包括上面存储有可由机器执行的一行或更多行代码的非暂时性机器可读(例如，计算机可读)介质(例如，闪存驱动器、光盘、磁性存储盘等)，因此使机器执行如本文所述的过程。如本文所使用，术语“非暂时性机器可读介质”被定义为包含所有类型的机器可读存储介质，并且不包含传播信号。
如本文所利用，术语“电路”和“电路系统”表示：物理电子部件、任何模拟部件和/或数字部件、电力元件和/或控制元件，例如，微处理器或数字信号处理器(DSP)等，包含分立部件和/或集成部件或其部分和/或组合(即，硬件)；以及可配置硬件、由硬件执行和/或以其它方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文所使用，例如，特定处理器和存储器可在执行第一一行或更多行代码时构成第一“电路”，并且可在执行第二一行或更多行代码时构成第二“电路”。如本文所利用，“和/或”表示由“和/或”连接的列表中的项目中的任何一个或更多个。作为实例，“x和/或y”表示三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任一元素。换句话说，“x和/或y”表示“x和y中的一者或两者”。作为另一实例，“x、y和/或z”表示七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任一元素。换句话说，“x、y和/或z”表示“x、y和z中的一者或多者”。如本文所利用，术语“示范性”表示充当非限制性实例、例子或范例。如本文所利用，术语“例如”和“譬如”引述一个或更多个非限制性实例、例子或范例的列表。如本文所利用，只要电路包括对于执行某一功能来说必要的硬件和代码(如果需要)，电路便“可操作”以执行所述功能，而不管所述功能的执行是否被停用或是不启用(例如，通过用户可配置的设置、工厂微调等)。
虽然已参照某些实施方案来描述本发明的方法和/或系统，但本领域的技术人员应理解，可进行各种改变，并且可用等同物替代，而不偏离本发明的方法和/或系统的范围。例如，可组合、划分、重新布置和/或以其它方式修改所公开的实例的方框和/或部件。此外，可进行许多修改以使特定情形或材料适用于本公开的教示，而不偏离本公开的范围。因此，本发明的方法和/或系统不限于所公开的特定实施方案。实际上，本发明的方法和/或系统将包含落入随附权利要求书的范围内的所有实施方案，无论是在字面上还是根据等同原则都是如此。

Claims (11)

1.一种焊接型电力系统(100)，包括：
电力供应器(101)；
能量存储装置(113)；
电力总线(107)，被配置成将所述电力供应器(101)的电力输出连接到焊接型输出(109)；
传感器(103)，被配置成检测所述电力总线(107)上的电力负载特性；
双向3电平转换器(111)，用于将所述能量存储装置(113)连接到所述电力总线(107)，所述双向3电平转换器(111)包括多个开关；以及
控制器(105)，被配置成调整所述双向3电平转换器(111)的输出占空比以控制通过所述能量储存装置(113)测得的电流大小和方向，以特定的电力转换速率转换来自所述电力总线(107)的电力以对所述能量存储装置(113)再充电，或者转换来自所述能量存储装置(113)的电力以将电力提供到所述电力总线(107)，从而将所述电力总线(107)上的电力负载特性保持在预定的值。
2.根据权利要求1所述的焊接型电力系统，其中所述控制器(105)被配置成调整对应于所述多个开关中的每一个开关的占空比，以因此调整所述双向3电平转换器(111)的所述输出占空比。
3.根据权利要求2所述的焊接型电力系统，所述控制器(105)被配置成增大所述双向3电平转换器(111)的所述输出占空比以控制电流在第一方向流过所述能量储存装置(113)，以转换来自所述电力总线(107)的电力来对所述能量存储装置(113)再充电，或者减小所述双向3电平转换器(111)的所述输出占空比以控制电流在第二方向流过所述能量储存装置(113)，以转换来自所述能量存储装置(113)的电力来将电力提供到所述电力总线(107)。
4.根据权利要求3所述的焊接型电力系统，其中所述控制器(105)被进一步配置成响应于失衡负载而调整所述双向3电平转换器(111)的所述输出占空比，以平衡所述电力总线(107)。
5.根据权利要求4所述的焊接型电力系统，其中所述控制器(105)是滞后控制器。
6.根据权利要求3所述的焊接型电力系统，所述电力总线(107)被进一步配置成将电力提供到至少一个辅助电力装置(121)。
7.根据权利要求1所述的焊接型电力系统，还包括充电传感器(115)，所述充电传感器(115)被配置成检测能量存储装置(113)电量水平特性，其中所述控制器(105)被配置成响应于所述电量水平特性而调整所述双向3电平转换器(111)的所述输出占空比，以维持所述能量存储装置(113)的电量水平。
8.根据权利要求7所述的焊接型电力系统，其中所述电量水平特性是在所述能量存储装置(113)处测量的电压电平。
9.根据权利要求7所述的焊接型电力系统，其中所述电力负载特性是在所述电力总线(107)处测量的电压电平。
10.一种焊接型电力系统，包括：
电力供应器(101)；
能量存储装置(113)；
电力总线(107)，被配置成将所述电力供应器(101)的电力输出连接到焊接型输出(109)；
其特征在于：
所述电力总线(107)被配置成将所述电力供应器(101)的所述电力输出连接到辅助输出(119)；
其中所述焊接型输出(109)被配置成为所述电力总线(107)的全部电压提供平衡负载，并且所述辅助输出(119)被配置成为所述电力总线(107)的部分电压提供失衡负载；并且
其中所述系统进一步包括：
传感器(103)，被配置成检测所述电力总线(107)上的电力负载特性；
双向3电平转换器(111)，用于将所述能量存储装置(113)连接到所述电力总线(107)，所述双向3电平转换器(111)包括多个开关；以及
控制器(105)，所述控制器被配置成响应于所述电力负载特性，而调整所述双向3电平转换器(111)的输出占空比以响应所述失衡负载而平衡所述电力总线(107)，以转换来自所述电力总线(107)的电力以对所述能量存储装置(113)再充电，或者转换来自所述能量存储装置(113)的电力以将电力提供到所述电力总线(107)。
11.一种焊接型电力系统，包括：
电力供应器(101)；
电池(113)；
电力总线(107)，被配置成将所述电力供应器(101)的电力输出连接到焊接型输出(109)；
传感器(103)，被配置成检测所述电力总线(107)上的电力负载特性；
双向3电平转换器(111)，用于将所述电池(113)连接到所述电力总线(107)，所述双向3电平转换器(111)包括多个开关；以及
控制器(105)，被配置成调整所述双向3电平转换器(111)的输出占空比以控制通过所述电池(113)测得的电流大小和方向，以特定的电力转换速率转换来自所述电力总线(107)的电力以对所述电池(113)再充电，或者转换来自所述电池(113)的电力以将电力提供到所述电力总线(107)，从而将所述电力总线(107)上的电力负载特性保持在预定的值。
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