一種太陽能光伏電池及功率優化裝置的製作方法

2024-04-12 07:23:05

技術領域

本發明涉及一種太陽能光伏電池及功率優化裝置，具體涉及一種在太陽能光伏電池的外表面施加電場或磁場，與太陽能光伏電池PN結的內建電場共同作用，改善太陽能光伏電池的光生電子拉向N區和光生空穴拉向P區，提高P區高電勢指向N區低電勢的光生電場勢壘；光生電場在電容與開關器件及儲能電感等作用下，使光生電場以最大的電流與電壓乘積向負載提供能量。

背景技術：

現有的太陽能光伏電池在提高光電轉換效率方面，通過改善材料晶體結構缺陷和純度方面，改進空間越來越小。不同材料和製備工藝的太陽能光伏電池，光電轉換效率也越來越接近理論上限。

太陽能光伏電池的應用對價格非常敏感，材料與製備降低成本空間已經非常有限，通過提高太陽能光伏電池的光電轉換效率也日趨困難。如何改變太陽能光伏電池的外部環境來增加光電轉換效率?如何改善太陽能光伏電池的能量輸出匹配性能？是太陽能光伏電池改善光電轉換效率和提高輸出能量的重要突破口。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種能夠改善太陽能光伏電池的光生電子拉向N區和光生空穴拉向P區，提高P區高電勢指向N區低電勢的光生電場勢壘，使光生電場以最大的電流與電壓乘積向負載輸出能量的太陽能光伏電池及功率優化裝置。

為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案：一種太陽能光伏電池及功率優化裝置，包括功率優化裝置、太陽能光伏電池、電磁場電極和絕緣介質；所述功率優化裝置產生電場並與電磁場電極連接，電磁場電極與太陽能光伏電池通過絕緣介質封裝成整體，所述絕緣介質由介質和膠劑組成。

所述電磁場電極的個數為兩個，其中一個電磁場電極與太陽能光伏電池的負極通過絕緣介質粘接或固定連接；另一個電磁場電極與太陽能光伏電池的正極通過絕緣介質粘接或固定連接；光照射面的電磁場電極為透明電極或網狀電極；功率優化裝置有兩個電場輸出端並與兩個電磁場電極分別連接，或功率優化裝置有三個電場輸出端並分別與兩個電磁場電極及太陽能光伏電池連接。

所述電磁場電極的個數為一個，電磁場電極與太陽能光伏電池的正極或負極通過絕緣介質粘接或固定連接；太陽能光伏電池作為另一個電磁場電極；光照射面的電磁場電極為透明電極或網狀電極；功率優化裝置有兩個電場輸出端並分別與電磁場電極、太陽能光伏電池連接。

多個所述太陽能光伏電池串聯構成太陽能光伏組件；功率優化裝置將太陽能光伏組件電壓升高或降低，與電磁場電極連接並產生開路電場；功率優化裝置通過調整電磁場電極的電場強弱及波動頻率，自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

所述功率優化裝置將太陽能光伏組件電壓升高或降壓，與電磁場電極連接並產生迴路電流；功率優化裝置通過調整電磁場電極的電流大小及波動頻率，自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

所述功率優化裝置包括主開關、主開關續流二極體、輔助開關、輔助電容、輔助變壓器和輔助電源；所述主開關的一端接輔助變壓器的原邊的一端，其另一端與輔助開關的一端相連，輔助開關的另一端分別與輔助電容的一端、輔助電源的正極相連，輔助電容的另一端分別與輔助電源的負極、輔助變壓器的原邊的另一端相連，主開關續流二極體與主開關並聯。

所述功率優化裝置包括主開關、主開關續流二極體、輔助開關、輔助電容、輔助變壓器和輔助電源；所述主開關的一端與輔助開關的一端相連，其另一端分別與輔助電容的一端、輔助電源的負極相連，輔助開關的另一端接輔助變壓器的原邊的一端，輔助變壓器原邊的另一端分別與輔助電容的另一端、輔助電源的正極相連，主開關續流二極體與主開關並聯。

所述功率優化裝置包括主開關、同步整流器和輸出電容；所述同步整流器集電極連接輸出電容正極，或同步整流器發射極連接輸出電容負極。

所述主開關與所述輔助開關的控制邏輯時序：主開關導通與輔助開關的控制邏輯時序，輔助開關超前導通→主開關導通→輔助開關滯後斷開；主開關斷開與輔助開關的控制邏輯時序，輔助開關超前導通→主開關斷開→輔助開關滯後斷開。

所述主開關與所述同步整流器的控制邏輯時序：同步整流器超前斷開→主開關導通→主開關斷開→同步整流器滯後導通→同步整流器超前斷開；主開關停止工作時同步整流器斷開。

輔助開關超前導通的時間，等於或大於輔助開關從截止到完全導通需要的時間。主開關導通，輔助開關從導通到斷開需要的時間，等於或大於輔助開關超前導通的時間加上主開關從截止到完全導通需要的時間；主開關斷開，輔助開關從導通到斷開需要的時間，等於或大於輔助開關超前導通的時間加上主開關從導通到完全截止需要的時間。

主開關與同步整流器的控制邏輯時序：同步整流器超前斷開→主開關導通→主開關斷開→同步整流器滯後導通→同步整流器超前斷開；主開關停止工作時同步整流器斷開；同步整流器導通滯後時間等於或大於主開關器件從導通到完全關斷的延遲時間；同步整流器斷開超前時間等於或大於同步整流器從導通到完全斷開後主開關器件開始導通的時間；主開關停止工作時同步整流器斷開。

輔助電容完全放電周期等於或小於輔助開關從導通到斷開的時間，並等於或大於輔助開關導通到主開關完全導通或主開關完全斷開的時間；輔助電容的放電周期由輔助電源，限流電感，輔助變壓器，輔助開關，主開關，電源和負載共同決定。

輔助電容放電時，主開關無正向電流和正向電壓，反向近似零電壓。當輔助電容放電電流等於主開關工作電流時，可實現主開關同時出現零電壓與零電流導通或關斷。

同步整流器並聯的續流二極體為同步整流器滯後導通和超前斷開提供續流通路，同步整流器工作在零電壓開關模式；同步整流器導通內阻很小，壓降損耗遠遠低於續流二極體。

輔助變壓器為斷續脈衝工作模式，輔助開關導通時的電流從零開始線性增加；輔助電容完全放電周期小於輔助開關的導通周期，輔助開關斷開時電容已經放電完畢；輔助開關工作在零電流與零電壓的開關模式。

輔助電容放電的能量，通過輔助變壓器給輸出電容或輸入電容充電，或給輔助電容充電。

輔助變壓器的副邊繞組作為輔助電源:輔助變壓器副邊反激繞組通過整流器件給輔助電容充電，太陽能光伏電池通過限流電感給輔助電容補充充電。

或輔助電源與輔助電容迴路串聯限流電感，限流電感用於控制輔助開關導通旁路主開關的電流，以及控制輔助電源的電流。

主開關續流二極體可以用主開關內部寄生二極體替代，或外部並聯二極體。

輔助開關續流二極體可以用輔助開關內部寄生二極體替代，或外部並聯二極體。輔助開關也可以不用續流二極體。

輔助主開關工作在窄脈衝與軟開關模式下，其耗散功率遠小於主開關。

主開關與輔助開關及同步整流器可使用MOSFET、IGBT、GTR、SIT、SITH、IPM等電子開關器件或模塊。

限流電感可選用電感器件，或電阻器件，或電容器件。

太陽能光伏組件給功率優化裝置內部的電源變換電路供電；或外部電源給功率優化裝置內部的電源變換電路供電。

功率優化裝置內部的電源變換電路經過變壓器輸出隔離電場；變壓器輸出繞組引出兩個電場輸出端，分別連接兩個電磁場電極；或連接一個電磁場電極及太陽能光伏電池。

變壓器輸出繞組採取中心抽頭引出三個電場輸出端，分別連接兩個電磁場電極及太陽能光伏電池，通過電磁場電極給太陽能光伏電池施加外部電場。

變壓器輸出繞組經過整流器件產生直流電場，通過電磁場電極給太陽能光伏電池施加外部直流電場。

變壓器輸出繞組的迴路可選擇增加串聯電容。

輸出電場可選擇並聯電容濾波減小電場紋波。

功率優化裝置作為獨立裝置與太陽能光伏組件連接；或與太陽能光伏組件的接線盒一體化封裝，並與太陽能光伏組件連接。

主開關與輔助開關以及同步整流器可以封裝成一個模塊。

主開關與輔助開關及同步整流器的信號發生及驅動可以封裝成集成電路。

在太陽能光伏電池表面製作絕緣層，絕緣層上面製作電磁場電極層；或在封裝材料的上製作電磁場電極。

電磁場電極與太陽能光伏組件封裝材料及太陽能光伏電池之間採用絕緣介質處理；或將電磁場電極封裝在太陽能光伏組件封裝材料內部。

電磁場電極側面引線與功率優化裝置連接；或其中一個電磁場電極的引線從另一個電磁場電極的開孔處引出，與功率優化裝置連接。

太陽能光伏電池的光照射面為負極，背面為正極；或太陽能光伏電池的光照射面為正極，背面為負極。

由上述技術方案可知，本發明與現有太陽能光伏電池及組件技術相比，可以顯著改善太陽能光伏電池的光生電子拉向N區和光生空穴拉向P區，提高P區高電勢指向N區低電勢的光生電場勢壘；能使光生電場不受入射光照變化及負載阻抗變化的影響，始終以最大的電流與電壓乘積向負載輸出能量。由於所有開關器件採用了軟開關技術，並使用了開關同步整流器，整體效率與可靠性進一步獲得顯著提高。

附圖說明

圖1為雙面電磁場電極與太陽能光伏電池的剖視圖；

圖2為表面電磁場電極與太陽能光伏電池的剖視圖；

圖3為背面電磁場電極與太陽能光伏電池的剖視圖；

圖4為雙面電磁場電極的太陽能光伏組件剖視圖；

圖5為電場三個輸出端的雙面電磁場電極的太陽能光伏組件剖視圖；

圖6為電場三個輸出端的雙面電磁場電極的太陽能光伏組件剖視圖；

圖7為基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖；

圖8為基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖；

圖9為無外部輔助電源及基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖；

圖10為無外部輔助電源及基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖；

圖11為隔離式輔助變壓器及基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖；

圖12為自耦式輔助變壓器及基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖；

圖13為基於電容充放電的軟開關BUCK變換器主電路；

圖14為基於電容充放電的軟開關BUCK-BOOST變換器主電路；

其中，1為主開關，2為輔助開關，3為輔助電容，4為輔助變壓器，5為限流電感，6為輔助電源，7為輔助變壓器副邊，8為輔助變壓器副邊整流器，9為主開關續流二極體，10為系統電源，11為輸入電容，12為輸出電容，13為儲能電感，14為PV正極，15為PV負極，16為電源輸出端正極，17為電源輸出端負極，18為同步整流器，19為儲能電感整流器，20為電磁場電極，21為太陽能光伏電池，22為太陽能光伏組件面板，23為太陽能光伏組件背板，24為介質，25為膠劑，26為功率優化裝置。

具體實施方式

為了對本發明的結構特徵及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下：

本發明提供了6種基本的具有功率優化功能的太陽能光伏組件結構示意圖供參考和說明，在此基礎上，可以演變更多的組成結構，但基本原理是相同的；並提供了6種基本的電路拓撲圖供參考和說明，在此基礎上，可以演變出更多的拓撲圖，但基本原理都是相同的；同時還提供了2種電路拓撲的應用案例供參考說明，在此基礎上，可以推演出更多的應用方法，但基本原理同樣都是相似的。

1、雙面電磁場電極的太陽能光伏電池21及功率優化裝置26:一個電磁場電極20與太陽能光伏電池21的負極通過介質24和膠劑25粘接或封裝成整體，另一個電磁場電極20與太陽能光伏電池21的正極通過介質24和膠劑25粘接或封裝成整體；光照射面的電磁場電極20為透明電極或網狀電極；功率優化裝置26產生的電場有2個輸出端，分別與兩個電磁場電極20連接。

電磁場電極20的一個面通過介質24與太陽能光伏電池21粘接或固定，另一個面與外部封裝材料粘接或固定；封裝材料一般使用玻璃及塑料絕緣簿膜。

電磁場電極20可採取鍍膜方式產生，直接在太陽能光伏電池21表面絕緣層上製作；或在太陽能光伏電池21外部封裝材料上製作；也可以將電磁場電極20製作在太陽能光伏組件面板22或太陽能光伏組件背板23的夾層中。

多個太陽能光伏電池21串聯構成組件。功率優化裝置26將太陽能光伏組件電壓升高或降低輸出，分別與兩個電磁場電極20連接，產生開路高壓電場。或將太陽能光伏組件電壓降低輸出，分別與兩個電磁場電極20連接，產生迴路電流及電磁場。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場的強弱，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的大小，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場波動的頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的波動頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26使太陽能光伏電池21不受入射陽光變化及負載阻抗變化的影響，通過主開關PWM脈衝寬度調整(調整儲能電感伏秒積數來改變輸入電容11與輸出電容12的電壓比)動態匹配太陽能光伏電池21與負載的阻抗，使太陽能光伏電池21始終以最大的電流與電壓乘積向負載輸出能量。

2、表面電磁場電極的太陽能光伏電池21及功率優化裝置26:一個電磁場電極20與太陽能光伏電池21的光照射面通過介質24和膠劑25粘接或封裝成整體；太陽能光伏電池21作為另一個電磁場電極20；光照射面的電磁場電極20為透明電極或網狀電極；功率優化裝置26產生的電場有2個輸出端，分別與電磁場電極20和太陽能光伏電池21連接。

電磁場電極20的一個面通過介質24和膠劑25與太陽能光伏電池21粘接或固定，另一個面與外部封裝材料粘接或固定；封裝材料一般使用玻璃及塑料絕緣簿膜。

電磁場電極20可採取鍍膜方式產生，直接在太陽能光伏電池21表面絕緣層上製作；或在太陽能光伏電池21外部封裝材料上製作；也可以將電磁場電極20製作在太陽能光伏組件面板22或太陽能光伏組件背板23的夾層中。

多個太陽能光伏電池21串聯構成組件。功率優化裝置26將太陽能光伏組件電壓升高或降低輸出，分別與電磁場電極20及太陽能光伏電池21連接，產生開路高壓電場。或將太陽能光伏組件電壓降低輸出，分別與電磁場電極20及太陽能光伏電池21連接，產生迴路電流及電磁場。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場的強弱，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的大小，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場波動的頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的波動頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26使太陽能光伏電池21不受入射陽光變化及負載阻抗變化的影響，通過主開關PWM脈衝寬度調整(調整儲能電感伏秒積數來改變輸入電容11與輸出電容12的電壓比)動態匹配太陽能光伏電池21與負載的阻抗，使太陽能光伏電池21始終以最大的電流與電壓乘積向負載輸出能量。

3、背面電磁場電極的太陽能光伏電池21及功率優化裝置26:一個電磁場電極20與太陽能光伏電池21的背光面通過介質24和膠劑25粘接或封裝成整體；太陽能光伏電池21作為另一個電磁場電極20；功率優化裝置26產生的電場有2個輸出端，分別與電磁場電極20和太陽能光伏電池21連接。

電磁場電極20的一個面通過介質24和膠劑25與太陽能光伏電池21粘接或固定，另一個面與外部封裝材料粘接或固定；封裝材料一般使用玻璃及塑料絕緣簿膜。

電磁場電極20可採取鍍膜方式產生，直接在太陽能光伏電池21表面絕緣層上製作；或在太陽能光伏電池21外部封裝材料上製作；也可以將電磁場電極20製作在太陽能光伏組件面板22或太陽能光伏組件背板23的夾層中。

多個太陽能光伏電池21串聯構成組件。功率優化裝置26將太陽能光伏組件電壓升高或降低輸出，分別與電磁場電極20及太陽能光伏電池21連接，產生開路高壓電場。或將太陽能光伏組件電壓降低輸出，分別與電磁場電極20及太陽能光伏電池21連接，產生迴路電流及電磁場。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場的強弱，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的大小，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場波動的頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的波動頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26使太陽能光伏電池21不受入射陽光變化及負載阻抗變化的影響，通過主開關1PWM脈衝寬度調整(調整儲能電感伏秒積數來改變輸入電容11與輸出電容12的電壓比)動態匹配太陽能光伏電池21與負載的阻抗，使太陽能光伏電池21始終以最大的電流與電壓乘積向負載輸出能量。

4、雙面電磁場電極的太陽能光伏組件及功率優化裝置26: 一個電磁場電極20與太陽能光伏電池21的負極通過介質24和膠劑25粘接或封裝成整體，另一個電磁場電極20與太陽能光伏電池21的正極通過介質24和膠劑25粘接或封裝成整體；光照射面的電磁場電極20為透明電極或網狀電極；功率優化裝置26產生的電場有2個輸出端，分別與兩個電磁場電極20連接。

電磁場電極20的一個面通過介質24和膠劑25與太陽能光伏電池21粘接或固定，另一個面與外部封裝材料粘接或固定；封裝材料一般使用玻璃及塑料絕緣簿膜。

電磁場電極20可採取鍍膜方式產生，直接在太陽能光伏電池21表面絕緣層上製作；或在太陽能光伏電池21外部封裝材料上製作；也可以將電磁場電極20製作在太陽能光伏組件面板22及太陽能光伏組件背板23的夾層中。

多個太陽能光伏電池21串聯構成組件。功率優化裝置26將太陽能光伏組件電壓升高或降低輸出，分別與兩個電磁場電極20連接，產生開路高壓電場。或將太陽能光伏組件電壓降低輸出，分別與兩個電磁場電極20連接，產生迴路電流及電磁場。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場的強弱，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的大小，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場波動的頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的波動頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26使太陽能光伏電池21不受入射陽光變化及負載阻抗變化的影響，通過主開關1PWM脈衝寬度調整(調整儲能電感伏秒積數來改變輸入電容11與輸出電容12的電壓比)動態匹配太陽能光伏電池21與負載的阻抗，使太陽能光伏電池21始終以最大的電流與電壓乘積向負載輸出能量。

5、電場三個輸出端的雙面電磁場電極20的太陽能光伏組件：一個電磁場電極20與太陽能光伏電池21的負極通過介質24和膠劑25粘接或封裝成整體，另一個電磁場電極20與太陽能光伏電池21的正極通過介質24和膠劑25粘接或封裝成整體；光照射面的電磁場電極20為透明電極或網狀電極；功率優化裝置26產生的電場有三個輸出端，電場中心點輸出端與太陽能光伏電池21連接，電場另外兩個輸出端分別與兩個電磁場電極20連接。

電磁場電極20的一個面通過介質24和膠劑25與太陽能光伏電池21粘接或固定，另一個面與外部封裝材料粘接或固定；封裝材料一般使用玻璃及塑料絕緣簿膜。

電磁場電極20可採取鍍膜方式產生，直接在太陽能光伏電池21表面絕緣層上製作；或在太陽能光伏電池21外部封裝材料上製作；也可以將電磁場電極20製作在太陽能光伏組件面板22或太陽能光伏組件背板23的夾層中。

多個太陽能光伏電池21串聯構成組件。功率優化裝置26將太陽能光伏組件電壓升高或降低輸出，分別與兩個電磁場電極20及太陽能光伏電池21連接，產生開路高壓電場。或將太陽能光伏組件電壓降低輸出，分別與兩個電磁場電極20及太陽能光伏電池21連接，產生迴路電流及電磁場。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場的強弱，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的大小，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場波動的頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的波動頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26使太陽能光伏電池21不受入射陽光變化及負載阻抗變化的影響，通過主開關PWM脈衝寬度調整(調整儲能電感伏秒積數來改變輸入電容11與輸出電容12的電壓比)動態匹配太陽能光伏電池21與負載的阻抗，使太陽能光伏電池21始終以最大的電流與電壓乘積向負載輸出能量。

6、電場三個輸出端的雙面電磁場電極20的太陽能光伏組件：一個電磁場電極20與太陽能光伏電池21的負極通過介質24和膠劑25粘接或封裝成整體，另一個電磁場電極20與太陽能光伏電池21的正極通過介質24和膠劑25粘接或封裝成整體；光照射面的電磁場電極20為透明電極或網狀電極；功率優化裝置26產生的電場有三個輸出端，電場中心點輸出端與太陽能光伏電池21連接，電場另外兩個輸出端分別與兩個電磁場電極20連接。

電磁場電極20的一個面通過介質24和膠劑25與太陽能光伏電池21粘接或固定，另一個面通過介質24與外部封裝材料粘接或固定；封裝材料一般使用玻璃及塑料絕緣簿膜。

電磁場電極20可採取鍍膜方式產生，直接在太陽能光伏電池21表面絕緣層上製作；或在太陽能光伏電池21外部封裝材料上製作；也可以將電磁場電極20製作在太陽能光伏組件面板22或太陽能光伏組件背板23的夾層中。

多個太陽能光伏電池21串聯構成組件。功率優化裝置26將太陽能光伏組件電壓升高或降低輸出，分別與兩個電磁場電極20及太陽能光伏電池21連接，產生開路高壓電場。或將太陽能光伏組件電壓降低輸出，分別與兩個電磁場電極20及太陽能光伏電池21連接，產生迴路電流及電磁場。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場的強弱，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的大小，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電場波動的頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。或功率優化裝置26通過調整電磁場電極20電流的波動頻率，實現自動跟蹤並鎖定太陽能光伏組件的最大輸出功率點。

功率優化裝置26使太陽能光伏電池21不受入射陽光變化及負載阻抗變化的影響，通過主開關PWM脈衝寬度調整(調整儲能電感伏秒積數來改變輸入電容11與輸出電容12的電壓比)動態匹配太陽能光伏電池21與負載的阻抗，使太陽能光伏電池21始終以最大的電流與電壓乘積向負載輸出能量。

7、基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖：所述功率優化裝置26包括主開關1、主開關續流二極體9、輔助開關2、輔助電容3、輔助變壓器4、輔助電源6。所述輔助開關2與輔助電容3串聯，輔助電容3與輔助變壓器4原邊串聯，主開關1與串聯的輔助開關2和輔助變壓器4原邊並聯；輔助電源6正極連接輔助電容3和輔助開關2，輔助電源6負極連接輔助電容3和輔助變壓器4原邊；主開關續流二極體9與主開關1並聯。

主開關續流二極體9可以用主開關1內部寄生的二極體替代。

輔助電容3放電的能量，通過輔助變壓器副邊7給電源端充電，或給負載端充電，或給其他負載充電。

輔助電源6給輔助電容3充電。輔助開關2導通，輔助電容3放電的電流迴路為：電容正極→輔助開關2→主開關1及與其並聯的主開關續流二極體9→輔助變壓器4原邊→電容負極。

主開關1導通與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1導通→輔助開關2滯後斷開。主開關1斷開與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1斷開→輔助開關2滯後斷開。

8、基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖：所述功率優化裝置26包括主開關1、主開關續流二極體9、輔助開關2、輔助電容3、輔助變壓器4、輔助電源6。所述輔助開關2與輔助變壓器4原邊串聯，輔助變壓器4原邊與輔助電容3串聯，主開關1與串聯的輔助開關2和輔助電容3並聯；輔助電源6正極連接輔助電容3和輔助變壓器4原邊，輔助電源6負極連接輔助電容3和主開關1；主開關續流二極體9與主開關1並聯。

主開關續流二極體9可以用主開關1內部寄生的二極體替代。

輔助電容3放電的能量，通過輔助變壓器副邊7給電源端充電，或給負載端充電，或給其他負載充電。

輔助電源6給輔助電容3充電。輔助開關2導通，輔助電容3放電的電流迴路為：電容正極→輔助變壓器4原邊→輔助開關2→主開關1及與其並聯的主開關續流二極體9→電容負極。

主開關1導通與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1導通→輔助開關2滯後斷開。主開關1斷開與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1斷開→輔助開關2滯後斷開。

9、無外部輔助電源6及基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖：所述功率優化裝置26包括主開關1、主開關續流二極體9、輔助開關2、輔助電容3、輔助變壓器4、輔助變壓器副邊整流器8。所述輔助開關2與輔助電容3串聯，輔助電容3與輔助變壓器4原邊串聯，主開關1與串聯的輔助開關2和輔助變壓器4原邊並聯；輔助變壓器副邊7通過輔助變壓器副邊整流器8與輔助電容3連接；主開關續流二極體9與主開關1並聯。

主開關續流二極體9可以用主開關1內部寄生的二極體替代。

輔助電容3放電的能量，通過輔助變壓器副邊7反饋回來給輔助電容3充電；輔助變壓器4工作在反激模式；系統電源10通過限流電感5給輔助電容3補充損耗的能量。

輔助電源6給輔助電容3充電。輔助開關2導通，輔助電容3放電的電流迴路為：電容正極→輔助開關2→主開關1及與其並聯的主開關續流二極體9→輔助變壓器4原邊→電容負極。

主開關1導通與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1導通→輔助開關2滯後斷開。主開關1斷開與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1斷開→輔助開關2滯後斷開。

10、無外部輔助電源6及基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖：所述功率優化裝置26包括主開關1、主開關續流二極體9、輔助開關2、輔助電容3、輔助變壓器4、輔助變壓器副邊整流器8。所述輔助開關2與輔助變壓器4原邊串聯，輔助變壓器4原邊與輔助電容3串聯，主開關1與串聯的輔助開關2和輔助電容3並聯；輔助變壓器副邊7通過輔助變壓器副邊整流器8與輔助電容3連接；主開關續流二極體9與主開關1並聯。

主開關續流二極體9可以用主開關1內部寄生的二極體替代。

輔助電容3放電的能量，通過輔助變壓器副邊7反饋回來給輔助電容3充電；輔助變壓器4工作在反激模式；系統電源10通過限流電感5給輔助電容3補充損耗的能量。

輔助電源6給輔助電容3充電。輔助開關2導通，輔助電容3放電的電流迴路為：電容正極→輔助變壓器4原邊→輔助開關2→主開關1及與其並聯的主開關續流二極體9→電容負極。

主開關1導通與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1導通→輔助開關2滯後斷開。主開關1斷開與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1斷開→輔助開關2滯後斷開。

11、隔離式輔助變壓器4及基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖: 所述功率優化裝置26包括主開關1、主開關續流二極體9、輔助開關2、輔助電容3、輔助變壓器4、輔助電源6、限流電感5。所述輔助開關2與輔助電容3串聯，輔助電容3與輔助變壓器4原邊串聯，主開關1與串聯的輔助開關2和輔助變壓器4原邊並聯；輔助電源6正極通過限流電感5連接輔助電容3和輔助開關2，輔助電源6負極連接輔助電容3和輔助變壓器4原邊；主開關續流二極體9與主開關1並聯。

主開關續流二極體9可以用主開關1內部寄生的二極體替代。

輔助電容3放電的能量，通過輔助變壓器副邊7給電源端充電，或給負載端充電，或給其他負載充電。

輔助電源6給輔助電容3充電。輔助開關2導通，輔助電容3放電的電流迴路為：電容正極→輔助開關2→主開關1及與其並聯的主開關續流二極體9→輔助變壓器4原邊→電容負極。

主開關1導通與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1導通→輔助開關2滯後斷開。主開關1斷開與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1斷開→輔助開關2滯後斷開。

12、隔離式輔助變壓器4及基於電容充放電的軟開關電路拓撲圖: 所述功率優化裝置26包括主開關1、主開關續流二極體9、輔助開關2、輔助電容3、輔助變壓器4、輔助電源6、限流電感5。所述輔助開關2與輔助電容3串聯，輔助電容3與輔助變壓器4串聯，主開關1與串聯的輔助開關2和輔助變壓器4並聯；輔助電源6正極通過限流電感5連接輔助電容3和輔助開關2，輔助電源6負極連接輔助電容3和輔助變壓器4；主開關續流二極體9與主開關1並聯。

主開關續流二極體9可以用主開關1內部寄生的二極體替代。

輔助電容3放電的能量，通過自耦式輔助變壓器4給電源端充電，或給負載端充電，或給其他負載充電。

輔助電源6給輔助電容3充電。輔助開關2導通，輔助電容3放電的電流迴路為：電容正極→輔助開關2→主開關1及與其並聯的主開關續流二極體9→輔助變壓器4→電容負極。

主開關1導通與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1導通→輔助開關2滯後斷開。主開關1斷開與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1斷開→輔助開關2滯後斷開。

13、基於電容充放電的軟開關BUCK變換器主電路: 包括主開關1、主開關續流二極體9、輔助開關2、輔助電容3、輔助變壓器4、輔助變壓器副邊整流器8、輸入電容11、輸出電容12、PV正極14、PV負極15、電源輸出端正極16、電源輸出端負極17、儲能電感、同步整流器18。所述主開關1發射極與輔助開關2發射極和PV負極15連接，主開關1集電極與儲能電感和同步整流器18發射極及輔助變壓器4原邊連接；輔助開關2集電極與輔助電容3和限流電感5及輔助變壓器副邊整流器8連接，輔助電容3與輔助變壓器4原邊及輔助變壓器副邊7連接；輔助變壓器副邊7通過輔助變壓器副邊整流器8與輔助電容3連接；同步整流器18集電極與PV正極14和輸出電容12連接；主開關續流二極體9與主開關1並聯。

輔助電容3放電的能量，通過輔助變壓器副邊7反饋回來給輔助電容3充電；輔助變壓器4工作在反激模式；PV正極14通過限流電感5給輔助電容3補充損耗的能量。

輔助電源6給輔助電容3充電。輔助開關2導通，輔助電容3放電的電流迴路為：電容正極→輔助開關2→主開關1及與其並聯的主開關續流二極體9→輔助變壓器4原邊→電容負極。

主開關1導通與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1導通→輔助開關2滯後斷開。主開關1斷開與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1斷開→輔助開關2滯後斷開。

輔助開關2超前導通的時間，等於或大於輔助開關2從截止到完全導通需要的時間。主開關1導通，輔助開關2從導通到斷開需要的時間，等於或大於輔助開關2超前導通的時間加上主開關1從截止到完全導通需要的時間。主開關1斷開，輔助開關2從導通到斷開需要的時間，等於或大於輔助開關2超前導通的時間加上主開關1從導通到完全截止需要的時間。

輔助電容3完全放電周期等於或小於輔助開關2從導通到斷開的時間，並等於或大於輔助開關2導通到主開關1完全導通或主開關1完全斷開的時間。輔助電容3的放電周期由輔助電源6，限流電感5，輔助變壓器4，輔助開關2，主開關1，電源和負載共同決定。

主開關1與同步整流器18的控制邏輯時序：同步整流器18超前斷開→主開關1導通→主開關1斷開→同步整流器18滯後導通→同步整流器18超前斷開；主開關1停止工作時同步整流器18斷開。同步整流器18導通滯後時間等於或大於主開關1器件從導通到完全關斷的延遲時間；同步整流器18斷開超前時間等於或大於同步整流器18從導通到完全斷開後主開關1器件開始導通的時間。主開關1停止工作時同步整流器18斷開。

同步整流器18並聯的續流二極體（可以使用內部寄生二極體）為同步整流器18滯後導通和超前斷開提供續流通路，同步整流器18工作在零電壓開關模式。同步整流器18導通內阻很小，導通壓降損耗遠遠低於續流二極體。

輔助電容3放電時，主開關1無正向電流和正向電壓，反向近似零電壓。當輔助電容3放電電流等於主開關1工作電流時，可實現主開關1同時出現零電壓與零電流導通或關斷。

輔助變壓器4為斷續脈衝工作模式，輔助開關2導通時的電流從零開始線性增加；輔助電容3完全放電周期小於輔助開關2的導通周期，輔助開關2斷開時電容已經放電完畢；輔助開關2工作在零電流與零電壓的開關模式。

主開關續流二極體9可以用主開關1內部寄生的二極體替代。

14、基於電容充放電的軟開關BUCK-BOOST變換器主電路: 包括主開關1、主開關續流二極體9、輔助開關2、輔助電容3、輔助變壓器4、輔助變壓器副邊整流器8、輸入電容11、輸出電容12、PV正極14、PV負極15、電源輸出端正極16、電源輸出端負極17、儲能電感、同步整流器18、儲能電感整流器19。所述主開關1發射極與輔助開關2發射極和PV負極15連接，主開關1集電極與儲能電感和同步整流器18發射極及輔助變壓器4原邊連接；輔助開關2集電極與輔助電容3和限流電感5連接，輔助電容3與輔助變壓器4原邊及儲能電感整流器19陽極連接；輔助變壓器副邊7通過輔助變壓器副邊整流器8與輸出電容12連接；同步整流器18集電極與PV正極14和輸出電容12連接；主開關續流二極體9與主開關1並聯。

輔助電容3放電的能量，通過輔助變壓器副邊7給輸出電容12充電。儲能電感整流器19與儲能電感輔助繞組連接，儲能電感整流器19陰極通過限流電感5給輔助電容3充電。

輔助電源6給輔助電容3充電。輔助開關2導通，輔助電容3放電的電流迴路為：電容正極→輔助開關2→主開關1及與其並聯的主開關續流二極體9→輔助變壓器4原邊→電容負極。

主開關1導通與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1導通→輔助開關2滯後斷開。主開關1斷開與輔助開關2的信號控制邏輯時序:輔助開關2超前導通→主開關1斷開→輔助開關2滯後斷開。

輔助開關2超前導通的時間，等於或大於輔助開關2從截止到完全導通需要的時間。主開關1導通，輔助開關2從導通到斷開需要的時間，等於或大於輔助開關2超前導通的時間加上主開關1從截止到完全導通需要的時間。主開關1斷開，輔助開關2從導通到斷開需要的時間，等於或大於輔助開關2超前導通的時間加上主開關1從導通到完全截止需要的時間。

輔助電容3完全放電周期等於或小於輔助開關2從導通到斷開的時間，並等於或大於輔助開關2導通到主開關1完全導通或主開關1完全斷開的時間。輔助電容3的放電周期由輔助電源6，限流電感5，輔助變壓器4，輔助開關2，主開關1，電源和負載共同決定。

主開關1與同步整流器18的控制邏輯時序：同步整流器18超前斷開→主開關1導通→主開關1斷開→同步整流器18滯後導通→同步整流器18超前斷開；主開關1停止工作時同步整流器18斷開。同步整流器18導通滯後時間等於或大於主開關1器件從導通到完全關斷的延遲時間；同步整流器18斷開超前時間等於或大於同步整流器18從導通到完全斷開後主開關1器件開始導通的時間。主開關1停止工作時同步整流器18斷開。

同步整流器18並聯的續流二極體（可以使用內部寄生二極體）為同步整流器18滯後導通和超前斷開提供續流通路，同步整流器18工作在零電壓開關模式。同步整流器18導通內阻很小，導通壓降損耗遠遠低於續流二極體。

輔助電容3放電時，主開關1無正向電流和正向電壓，反向近似零電壓。當輔助電容3放電電流等於主開關1工作電流時，可實現主開關1同時出現零電壓與零電流導通或關斷。

輔助變壓器4為斷續脈衝工作模式，輔助開關2導通時的電流從零開始線性增加；輔助電容3完全放電周期小於輔助開關2的導通周期，輔助開關2斷開時電容已經放電完畢；輔助開關2工作在零電流與零電壓的開關模式。

主開關續流二極體9可以用主開關1內部寄生的二極體替代。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的範圍內。本發明要求的保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。