CN102570804B - 直流电源转换模组、其控制方法、连接器及能量采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流电源转换模组，包括一直流电源模组以及一直流-直流转换模组。此直流-直流转换模组包括一直流-直流转换器，由直流电源模组所供电，用以产生一输出信号；以及一控制模组，用以感测直流-直流转换模组中的一反映信号，并根据反映信号，控制直流-直流转换器，使得直流-直流转换器操作于一最大输出功率区间，其中反映信号是用以反映直流-直流转换器的输出信号。本发明另公开了一种直流电源转换模组的控制方法、连接器及能量采集系统。

Description

直流电源转换模组、其控制方法、连接器及能量采集系统
技术领域
本发明涉及一种分散式电源(distributed power source)的发电系统，尤其涉及一种直流电源转换模组、其控制方法、连接器及能量采集系统。
背景技术
近来可再生能源逐渐受到关注，使得分散式电源(例如光伏(PV)电池、燃料电池、车用电池等)的研究愈来愈多。在考虑许多因素(例如电压/电流需求、操作条件、可靠度、安全性、成本...等)之下，也有相当多的拓朴架构已经被提出用以将这些分散式电源连接至负载。这些分散式直流电源大多只能提供低电压输出。一般而言，一个单元(cell)仅能提供几伏特，而一个由多个单元串接而成的模组则可供几十伏特。因此，它们需要串接成一模组，以便达到所需的操作电压。然而，一个模组(即串接而成的一组单元，一般为60个单元)并无法提供所需的电流，故需要将多个模组加以并联，以便提供所需的电流。
再者，由分散式电源的每一者的发电量会根据制程条件、操作条件与环境条件而有不同。举例而言，许多制造过程中的不一致将使得两个相同的电源具有不同的输出特性。同样地，两个相同的电源也会由于不同的操作条件与/或环境条件(例如负载、温度...)，而有不同的反应(影响)。在实际的设备中，不同的电源也可能会遭受不同的环境条件。举例而言，在光伏电源发电设备中，某些光伏面板会完全地暴露在太阳光之下，而另一部分则会被遮蔽，故会产生不同的输出功率。在一多电池设备中，某些电池会具有不同老化程度，故会产生不同的输出功率。
图1是用以说明光伏(photovoltaic；PV)电池的电压特性曲线与电流特性曲线。对每个光伏电池而言，输出电流会随着输出电压的增加而减少。光伏电池的输出功率等于输出电流与输出电压的乘积(即P＝I×V)，并且会随着光伏电池所获得的输出电压而变化。光伏电池在不同的日照条件(irradiating condition)下会具有不同的输出电流与输出电压。在某一特定输出电压时，其输出功率将可到达一最大功率点MPP(即功率-电压曲线的最大值)。光伏电池最好能操作在最大功率点MPP，并且所谓的最大功率点跟踪(maximumpower point tracking；MPPT)的目的是在于找出此点，并将系统操作于最大功率点MPP之上，以便从光伏电池中获得最大的输出功率。然而，在真实的情况下，将每个光伏电池都操作在其最大功率点上是十分困难的。
图2是用以说明一能量采集系统(power harvestingsystem)200的最大功率点跟踪原理的相关技术。如图所示，光伏面板(由多个光伏模组组成)210是藉由一正输出端211与一负输出端212连接至一直流-直流转换器220。直流-直流转换器220用以供应电力/能量(power)至一负载230。在能量采集系统200中，正输出端211所耦接的电压传感器222用以采样直流-直流转换器220的输入电压(即光伏面板210的输出电压)，而负输出端212所耦接的电流传感器223则用以采样直流-直流转换器220的输入电流(即光伏面板210的输出电流)。乘法器224用以将电流传感器223所感测到的输入电流信号和电压传感器222所感测到的输入电压信号相乘，以便产生一功率信号。最大功率点跟踪控制器221则用以根据此功率信号，将能量采集系统200操作在最大功率点之下。
图3是用以说明一连接器(junction box)的相关技术，此连接器330是耦接光伏模组320。举例而言，光伏模组320是可为至少一光伏电池单元(PV cell)，或可看作光伏面板的一部分，但不限定于此。如图所示，微型光伏模组(PV sub-module)310，也可称为光伏串行(PV sub-string)，是由数个(例如18个至20个)光伏电池单元串接成一列所构成。多个微型光伏模组310、311与312是串联地连接以便形成一光伏模组320。光伏模组320是耦接至一个具有至少一个旁路二极管331-333的连接器330，其中微型光伏模组(光伏串行)310、311与312与旁路二极管331-333耦接。旁路二极管331-333的作用是在于保获光伏模组320的光伏电池不致于遭受过电流或过电压的损害。
图4是说明具有最大功率点跟踪控制的集中式能量采集系统(centralized power harvesting system)的相关技术。如图所示，由于每个光伏模组410所提供的电压很低，所以需要将多个光伏模组410串接成一个模组串行420。对一个大型设备而言，当需要较大电流时，则会将多个模组串行420加以并联地连接，以便形成整个能量采集系统400的前级(即电源级或光伏面板)。这些光伏模组410可设置于户外，并连接至最大功率跟踪(MPPT)模组430，随后再连接至直流-交流转换器440。一般而言，最大功率跟踪模组430可整合成直流-交流转换器440的一部分。直流-交流转换器440用以接收由光伏模组410所获得的能量，并将这个不稳定的(fluctuating)直流电压转换成具有所需电压与所需频率的交流电压。举例而言，此交流电压可为110V或220V且60Hz的交流电压、或220V且50Hz的交流电压。需注意的是，即使在美国仍有多种转换器会产生220V的交流电压，但随后分成两个110V供入电箱中。由直流-交流转换器440所产生的交流电流可用以操作电器产品或供入电源网络中。若能量采集系统400并未连接至电源网络，由直流-交流转换器440所产生的能量也可以传送至一转换和充/放电电路(conversion and charge/discharge circuit)，用以将多出来的电力/能量充至电池中。在电池式的应用中，直流-交流转换器440也可以被省略，而将最大功率跟踪模组430的直流输出直接供入充/放电电路。
如上所述，每个光伏模组410仅能提供相当小的电压与电流，故光伏电池阵列(或光伏面板)的设计者所要面临的问题在于如何由光伏模组410所提供的小电压与电流组合成具有110V或220V均方根值的标准交流输出。一般而言，直流-交流转换器(例如直流-交流转换器440)的输入电压稍微高于其所输出的均方根电压的倍时，将会使用转换器具有最高的效率。因此，为了达到所需的电压或电流，在许多的应用中都会将多个直流电源(例如光伏模组410)组合起来。最常见的方式就是将多个直流电源先串联地连接用以得到所需的电压，或是将多个直流电源并联地连接用以得到所需的电流。如图所示，多个光伏模组410串接成一个模组串行420，而多个模组串行420则皆与直流-交流转换器440并联地连接。多个光伏模组410是串联地连接用以得到直流-交流转换器440所需的最小电压，而多个模组串行420是并联地连接用以供应较大的电流，以便提供较高的输出功率。同样地，每个光伏模组410中也可附加一具有旁路二极管的连接器加以保护，但在图4并未绘示出此连接器。
此架构的好处在于成本低与架构简单，但仍是具有许多的缺点。其缺点之一在于无法让每个光伏模组410都操作在最佳功率，故导致此架构的效率并不理想，此部分将在以下加以说明。如前所述，光伏模组410的输出会受到多种因素的影响，故为了由每个光伏模组中获得最大的功率，所取得的电压与电流的组合也需随情况加以改变。
一般而言，较佳的方式还是将直流电源(特别是光伏模组的设备)加以串联连接。在图5，每个光伏模组510是经由具有旁路二极管的连接器(该图中未显示)耦接至具有最大功率跟踪控制机制的一直流-直流转换器520，并且这些直流-直流转换器520的输出是串联地连接。直流-直流转换器520是感测光伏模组510的输出电压与输出电流(即直流-直流转换器520的输入电压与输入电流)，用以将光伏模组510操作在最大功率点。然而，在串联连接的情形下所有直流-直流转换器520的输出电流必需相同，故即使让每个光伏模组510具有最大功率跟踪控制机制仍会在串联应用中产生问题。因为每个光伏模组510由数个微型光伏模组(光伏串行)串联而成(如图3所示)，该具有最大功率跟踪控制机制的一直流-直流转换器520不能有效地将光伏模组510中所有微型光伏模组(光伏串行)都操作于最大功率。再者，在每个光伏模组510后面耦接具有最大功率跟踪控制机制的一直流-直流转换器520，而每个具有最大功率跟踪控制机制的之一直流-直流转换器520都含有乘法器，故成本比较高。此外，在每个光伏模组510后面耦接具有最大功率跟踪控制机制的一直流-直流转换器520，直流-直流转换器520感测光伏模组510的输出电压与输出电流，并使得该输出电压与输出电流相乘得到功率来进行最大功率跟踪控制，这样最大功率跟踪的速度较慢。因此，仍需要一种有效的架构能够将多个直流电源连接至负载，例如电源网络、电源储存库(power storage bank)...等等。
发明内容
本发明提供一种直流电源转换模组，包括一直流电源模组以及一直流-直流转换模组。此直流-直流转换模组包括一直流-直流转换器，由直流电源模组所供电，用以产生一输出信号；以及一控制模组，用以感测直流-直流转换模组中的一反映信号，并根据反映信号，控制直流-直流转换器，使得所述直流电源转换模组操作于一预设输出功率，其中反映信号用以反映直流-直流转换器的输出信号。
本发明也提供一种直流电源转换模组的控制方法，包括产生一预扰动信号，用以扰动一直流电源转换模组的控制回路；对所述直流电源转换模组中用以反映一输出电压或一输出电流的信号进行正采样与负采样，用以产生第一、第二采样信号；根据第一采样信号与第二采样信号，产生一误差放大信号；将误差放大信号与预扰动信号相加，用以产生一控制信号；以及根据控制信号，控制直流电源转换模组中的一直流-直流转换器的工作频率或工作占空比，使得直流-直流转换器操作在一最大输出功率。
本发明也提供一种能量采集系统，包括一光伏模组以及一连接器。光伏模组包括多个微型光伏模组，每个微型光伏模组是由多个光伏电池串接而成。连接器包括多个串联连接的直流-直流转换模组，并且每个直流-直流转换模组包括一直流-直流转换器是由微型光伏模组之一所供电，用以产生一输出电压；以及一控制模组，用以感测输出电压，并根据所感测的输出电压，控制直流-直流转换器，使得直流-直流转换器操作于一预设输出功率。
本发明也提供一种能量采集系统，包括多个直流电源转换模组串行以及一直流-交流转换模组。直流电源转换模组串行是并联地连接，用以提供一第一输出电压以及一输出电流，且每个直流电源转换模组串行包括多个串联连接的光伏转换模组。每个光伏转换模组包括一光伏模组，由多个微型光伏模组串接而成；以及一第一直流-直流转换模组。第一直流-直流转换模组包括一直流-直流转换器，由光伏模组所供电，用以产生一第二输出电压；以及一控制模组，用以感测第二输出电压，并根据所感测的第二输出电压，控制直流-直流转换器，使得直流-直流转换器操作于一第一预设输出功率。直流交流转换模组耦接至直流电源转换模组串行，用以产生一交流电压。
本发明也提供一种连接器，包括至少一直流-直流转换模组，而直流-直流转换模组包括一直流-直流转换器以及一控制模组。直流-直流转换器是由一直流电源模组所供电，用以产生一输出信号。控制模组用以感测直流-直流转换模组的一反映信号，并根据所感测的反映信号，控制直流-直流转换器，使得直流-直流转换模组操作于一预设输出功率，其中反映信号是用以反映直流-直流转换器的输出信号。
附图说明
本发明能够以实施例伴随附图而被理解，附图也为实施例的一部分。已知技术人员应能知悉本发明权利要求应被宽广地认定以涵括本发明的实施例及其变型，其中：
图1是用以说明光伏电池的电压特性曲线与电流特性曲线。
图2是用以说明一能量采集系统的最大功率点跟踪原理的相关技术。
图3是用以说明一连接器的相关技术，此连接器是耦接光伏模组。
图4是说明具有最大功率点跟踪控制的集中式能量采集系统的相关技术。
图5为另一种集中式能量采集系统。
图6A为本发明中分散式直流电源转换模组的一实施例。
图6B为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。
图7A为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。
图7B为分散式直流电源转换模组的输出电流与输出功率相对于输出电压的特性曲线。
图8A为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。
图8B为分散式直流电源转换模组的输出电流与输出功率相对于输出电压的特性曲线。
图9A为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。
图9B为分散式直流电源转换模组的输出电流与输出功率相对于输出电压的特性曲线。
图9C为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。
图10A为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。
图10B为图10A中分散式直流电源转换模组的控制流程图。
图10C为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。
图10D为图10C中正、负扰动开关与正、负采样开关的波形图。
图11为直流电源转换模组中降压转换器的输出电压与工作周期的关系图。
图12A为本发明中能量采集系统的一实施例。
图12B为本发明中能量采集系统的另一实施例。
图13A为本发明中能量采集系统的另一实施例。
图13B为本发明中能量采集系统的另一实施例。
图14A为本发明中能量采集系统的另一实施例。
图14B为本发明中能量采集系统的另一实施例。
主要元件符号说明：
200、400、1200、1200”、1300、1400：能量采集系统；
210：光伏面板；
1240：光伏模组串列；
211：正输出端；
212：负输出端；
220、520：直流-直流转换器；
221：最大功率点跟踪控制器；
222：电压传感器；
223：电流传感器；
224：乘法器；
230：负载；
310-312、12411、1211-1213：微型光伏模组；
320、410、510、1210、1241-124N、1320-1329、1340-1349、1420-1429、1440-1449：光伏模组；
610、710、810、910、960、1001、1021：直流电源模组；
330、1220、1250-125N：连接器；
331-333、1260：旁路二极管；
420：模组串行；
430：最大功率跟踪模组；
440：直流-交流转换器；
600、600”、700、800、900、950、1000、1000”、1271-127N：分散式直流电源转换模组；
620、620”、1231-1233、1330-1339、1350-1359、1430-1439、1450-1459：直流-直流转换模组；
1303、1403：第二直流-直流转换模组；
630、730、830、930、980、1008：控制模组；
720、1025：降压转换器；
820：升压转换器；
920：升降压转换器；
970：谐振转换器；
1002：直流-直流转换器；
1003：负采样模组；
1004：正采样模组；
1005、1040：误差放大模组；
1006、1050：预扰动模组；
1007：组合模组；
1030：采样模组；
1032：正采样开关；
1033：负采样开关；
1051：正扰动开关；
1052：负扰动开关；
1060：比较器；
1081、1082、1091、1092：波形；
1301、1302、1401、1402：直流电源转换模组串行；
1304、1404：直流-交流转换模组；
1310：光伏转换模组；
VDC；直流电压；
VAC；交流电压；
CS：控制信号；
ES：误差放大信号；
PS：预扰动信号；
TS：三角波信号；
IOUT：输出电流；
VOUT：输出电压；
VA-VE：电压；
MPP：最大功率点；
IA-ID：电流；
MPR1-MPR3：最大功率范围；
a1、b1、a2、b2、a3、b3：曲线；
S10-S16：分散式直流电源转换模组的控制流程的步骤；
T1、T2：固定时间。
具体实施方式
图6A为本发明中的分散式直流电源转换模组的一实施例，此分散式直流电源转换模组具有最大功率范围(maximum power range；MPR)的输出特性。在此实施例中，分散式直流电源转换模组600可为一直流电源转换模组，例如光伏转换模组(PV conversionmodule)，但不限定于此。分散式直流电源转换模组600包含一直流电源模组610。在某些实施例中，直流电源模组610也可为光伏模组、微型光伏模组(光伏串行)、光伏电池单元，也可由其它型态的直流电源所取代，例如燃料电池、车用电池，但不限定于此。
如图所示，分散式直流电源转换模组600包括一直流电源模组610(例如光伏模组)以及一直流-直流转换模组620。直流电源模组610由一个或多个光伏电池单元所构成，也可看作光伏面板的一部分，但不限定于此。当分散式直流电源转换模组600的输出电流IOUT为所需电流值时，分散式直流电源转换模组600的输出功率相对于其输出电压VOUT具有一最大功率范围。举例而言，当输出电压VOUT高于一下限值或低于一上限值时或在某一区域内，分散式直流电源转换模组600的输出功率都基本维持在一预设输出功率。在此实施例中，预设输出功率为最大(输出)功率，但不限定于此。换言之，此时输出电压VOUT不需固定在一特定值，只需在一范围内皆可使得分散式直流电源转换模组600的输出功率为最大功率。此外，当分散式直流电源转换模组600的输出电压VOUT为所需电压值时，分散式直流电源转换模组600的输出功率相对于其输出电流IOUT也具有一最大功率范围。同样地，此时输出电流IOUT不需固定在一特定值，只需在一范围内皆可使得分散式直流电源转换模组600的输出功率为最大功率。直流-直流转换模组620可以为一脉冲宽度调制(PWM)转换模组，也可以为一谐振转换模组。
图6B为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。相较于图6A中所示的架构，分散式直流电源转换模组600”中的直流-直流转换模组是由一直流-直流转换模组620”与一控制模组630所构成。控制模组630是用以感测分散式直流电源转换模组600”中反映输出电流IOUT或输出电压VOUT的信号，即反映直流-直流转换模组620”的输出电流IOUT或输出电压VOUT的信号(例如输出电压VOUT或输出电流IOUT信号)，并根据所感测到的反映输出电压VOUT或输出电流IOUT的信号控制直流-直流转换模组620”的工作占空比或工作频率，使得直流-直流转换模组620”的输出功率基本为一预设输出功率。在此实施例中，预设输出功率是为最大(输出)功率，但不限定于此。此时，分散式直流电源转换模组600”的输出功率也会是最大功率。图2中的背景技术需要两个传感器来感测光伏模组的输出电流与输出电压，再接着藉由一乘法器加以相乘。然而，本实施例中仅需感测输出电压VOUT与输出电流IOUT其中之一来控制直流-直流转换模组620”，即可将分散式直流电源转换模组600操作在最大功率范围内。在此实施例中，当直流-直流转换模组620”操作在最大功率时，分散式直流电源转换模组600与直流电源模组610(例如光伏模组、微型光伏模组或光伏电池单元)也会操作在最大功率。因此，此实施例相较于图2中的背景技术可具有较低的成本与较简单的架构。
本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例如图6所示，分散式直流电源转换模组600”中的直流-直流转换模组是由一直流-直流转换模组620”与一控制模组630所构成。其中控制模组630，用以感测所述直流-直流转换模组的一反映信号，并根据所感测的所述反映信号，控制所述直流-直流转换器，使得所述直流电源转换模组操作于一预设输出功率，其中所述反映信号是用以反映所述直流-直流转换器的所述输出信号。该输出信号的值在一预设区间时，所述直流电源转换模组操作于预设输出功率，例如最大输出功率。因此，此实施例相较于图2中的背景技术可具有较低的成本与较简单的架构且最大功率输出为一个区间，而不是一个点，易于操作和控制。
图7A为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。在此实施例中，分散式直流电源转换模组700包括一直流电源模组710(例如光伏模组、微型光伏模组或光伏电池单元)、一降压转换器(buck converter)720以及一控制模组730。降压转换器720是由直流电源模组710所供电，即由直流电源模组710获取电力/能量(例如电压与电流)。控制模组730用以感测降压转换器720的输出电压VOUT，并根据所感测到的输出电压VO UT控制降压转换器720的工作占空比，以便使得分散式直流电源转换模组700操作在最大功率范围MPR1内，同时直流电源模组710也操作在其最大功率点。在此实施例中，降压转换器720与控制模组730是构成一个具有最大功率范围的直流-直流转换模组。在某些实施例中，控制模组730也可感测分散式直流电源转换模组700中反映输出电流IOUT或输出电压VOUT的信号，例如降压转换器720的输出电流IOUT，但不限定于此。
图7B为分散式直流电源转换模组700的输出电流与输出功率相对于输出电压的特性曲线。如图所示，曲线a1为分散式直流电源转换模组700的输出功率相对于输出电压VOUT的特性曲线。在一既定条件下，只要控制降压转换器720的输出即可使得直流电源模组710操作在其最大功率点，并不需要控制直流电源模组710的输出。换言之，在此实施例中，分散式直流电源转换模组700的最大功率范围特性是用以取代直流电源模组710的最大功率点特性。相较于使用直流电源模组710的最大功率点特性，在此实施例中使用分散式直流电源转换模组700的最大功率范围特性将可更容易地使直流电源模组710操作在其最大功率点。如图7B中所示，当降压转换器720的输出电压VOUT在小于某一电压VB的一电压范围内(例如电压VA至VB之间，其中电压VA可以无限小，接近零)，分散式直流电源转换模组700皆可操作在其最大功率点之上。换言之，分散式直流电源转换模组700具有一最大功率范围MPR1，而非只有一个最大功率点。因此，只要将分散式直流电源转换模组700的输出电压VOUT控制在最大功率范围MPR1所对应的一最大电压VB内，即可轻易地将直流电源模组710操作在其最大功率点。除此之外，曲线b1为分散式直流电源转换模组700的输出电流相对于输出电压的特性曲线。在某些实施例中，控制模组730也可感测降压转换器720的输出电流IOUT，并根据所感测到的输出电流IOUT控制降压转换器720的工作占空比或工作频率，以便使得分散式直流电源转换模组700操作在一最大功率范围内。
图8A为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。在此实施例中，分散式直流电源转换模组800包括一直流电源模组(例如光伏模组、微型光伏模组或光伏电池单元)810、一升压转换器(boost converter)820以及一控制模组830。升压转换器820是由直流电源模组810所供电，即由直流电源模组810获取电力/能量。控制模组830用以感测升压转换器820的输出电压VOUT，并根据所感测到的输出电压VOUT控制升压转换器820的工作占空比，以便使得分散式直流电源转换模组800操作在最大功率范围MPR2内，同时直流电源模组810也操作在其最大功率点。在此实施例中，升压转换器820与控制模组830是构成一个具有最大功率范围的直流-直流转换模组。在某些实施例中，控制模组830也可感测分散式直流电源转换模组800中反映输出电流IOUT或输出电压VOUT的信号，例如升压转换器820的输出电流IOUT，但不限定于此。
图8B为分散式直流电源转换模组800的输出电流与输出功率相对于输出电压VOUT的特性曲线。如图所示，曲线a2为分散式直流电源转换模组800的输出功率相对于输出电压VOUT的特性曲线。在一既定条件下，只要控制升压转换器820的输出电压VOUT即可使得直流电源模组810操作在其最大功率点，并不需要控制直流电源模组810的输出。换言之，在此实施例中，分散式直流电源转换模组800的最大功率范围特性是用以取代直流电源模组810的最大功率点特性。相较于使用直流电源模组810的最大功率点跟踪特性，在此实施例中使用分散式直流电源转换模组800的最大功率范围特性将可更容易地使直流电源模组810操作在其最大功率点。如图8B中所示，当升压转换器820的输出电压VOUT在高于电压VC的一电压范围内(例如电压VC至VD)时，分散式直流电源转换模组800皆操作在其最大功率状态。换言之，分散式直流电源转换模组800具有一最大功率范围MPR2，而非一个最大功率点。曲线b2为分散式直流电源转换模组800的输出电流相对于输出电压VOUT的特性曲线。在某些实施例中，控制模组830也可感测升压转换器820的输出电流IOUT，并根据所感测到的输出电流IOUT控制升压转换器820的工作占空比，以便使得分散式直流电源转换模组800操作在一最大功率范围内。
图9A为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。在此实施例中，分散式直流电源转换模组900包括一直流电源模组910、一升降压转换器(buck-boost conversion module)920以及一控制模组930。升降压转换器920是由直流电源模组910所供电，即由直流电源模组910获取电力/能量。控制模组930用以感测升降压转换器920的输出电压VOUT，并根据所感测到的输出电压VOUT控制升降压转换器920的工作占空比，以便使得分散式直流电源转换模组900操作在最大功率范围之内，同时直流电源模组910也操作在其最大功率点。在此实施例中，升降压转换器920与控制模组930是构成一个具有最大功率范围的直流-直流转换模组。在某些实施例中，控制模组930也可感测分散式直流电源转换模组900中反映输出电流IOUT或输出电压VOUT的信号，例如升降压转换器920的输出电流IOUT，但不限定于此。
图9B为分散式直流电源转换模组900的输出电流与输出功率相对于输出电压的特性曲线。如图所示，曲线a3为分散式直流电源转换模组900的输出功率相对于输出电压VOUT的特性曲线。在一既定条件下，只要控制升降压转换器920的输出即可使得直流电源模组910操作在其最大功率点之下，并不需要控制直流电源模组910的输出。换言之，在此实施例中，分散式直流电源转换模组900的最大功率范围特性是用以取代直流电源模组910的最大功率点特性。相较于使用直流电源模组910的最大功率点特性，在此实施例中使用分散式直流电源转换模组900的最大功率范围特性将可更容易地使直流电源模组910操作在其最大功率点。如图9B中所示，无论升降压转换器920的输出电压VOUT大于或小于既定电压VE，分散式直流电源转换模组900皆可是操作在其最大功率点。换言之，分散式直流电源转换模组900具有一最大功率范围MPR3(理论上为全电压范围)，而非一个最大功率点。曲线b3为分散式直流电源转换模组900的输出电流相对于输出电压的特性曲线。在某些实施例中，控制模组930也可感测升降压转换器920的输出电流IOUT，并根据所感测到的输出电流IOUT控制升降压转换器920的工作占空比，以便使得分散式直流电源转换模组900操作在一最大功率范围内。
图9C为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。在此实施例中，分散式直流电源转换模组950包括一直流电源模组960、一谐振转换器970以及一控制模组980。谐振转换器970是由直流电源模组960所供电，即由直流电源模组960获取电力/能量。控制模组980用以感测谐振转换器970的输出电压VOUT，并根据所感测到的输出电压VOUT控制谐振转换器970的工作频率，以便使得分散式直流电源转换模组950操作在最大功率范围之内，同时直流电源模组960也操作在其最大功率点。在此实施例中，谐振转换器970与控制模组980是构成一个具有最大功率范围的直流-直流转换模组。在某些实施例中，控制模组980也可感测分散式直流电源转换模组950中反映输出电流IOUT或输出电压VOUT的信号，例如谐振转换器970中谐振电容上的电压(也称为谐振电容电压)、高频变压器上的电流(例如激磁电感电流或谐振电流或变压器原边绕组的电流或变压器副边绕组的电流)中之一者或多者，但不限定于此。
图10A为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。如图所示，分散式直流电源转换模组1000包括一直流电源模组(例如光伏模组、微型光伏模组或光伏电池单元)1001、一直流-直流转换器1002以及一控制模组1008，该控制模组包括一预扰动模组1006及一控制回路。直流-直流转换器1002是由直流电源模组1001所供电，而控制模组1008是采样直流-直流转换器1002的输出电压VOUT(或输出电流)，用以控制直流-直流转换器1002。控制模组1008包括一负采样模组1003、一正采样模组1004、一误差放大模组1005以及一预扰动(perturb)模组1006。控制回路包括一负采样模组1003、一正采样模组1004、一误差放大模组1005。预扰动模组1006用以提供一预扰动信号PS用以扰动直流-直流转换器1002的工作占空比或工作频率，并且预扰动信号PS会影响直流-直流转换器1002的输出电压VOUT(或输出电流)。正采样模组1004与负采样模组1003是耦接至直流-直流转换器1002的输出端，用以采样直流-直流转换器1002的输出(例如输出电压VOUT或输出电流)。但在其他实施例中正采样模组1004与负采样模组1003也可耦接至直流-直流转换器1002的其他部分，只要可以对反映信号(反映输出电流信号或输出电压信号)采样即可。误差放大模组1005则根据正采样模组1004与负采样模组1003所采样到的信号，产生一误差放大信号ES。预扰动模组1006的预扰动信号PS与误差放大信号ES是送至一组合模组(例如一比较器)1007进行相加(或相减)并与一三角波或锯齿波比较，用以产生一控制信号CS，用以控制直流-直流转换器1002的工作频率或工作占空比。
在一实施例中，图10A中的控制模组1008可由硬件电路所实现，但不限定于此。在某些实施例中，图10A中的控制模组1008也可由执行于一数字信号处理器的软件程序所实现。图10B为图10A中分散式直流电源转换模组1000的控制流程图。首先，于步骤S10中，产生一预扰动信号，用以扰动分散式直流电源转换模组1000的控制回路。举例而言，扰动所述控制回路的步骤可包括将一高电平(例如一固定电压)耦接至控制回路一固定时间T1，以及将一低电平(例如接地电压)耦接至控制回路一固定时间T2，其中高低电平是交错地耦接至控制回路。于步骤S12中，对分散式直流电源转换模组1000的输出电压或输出电流进行正采样与负采样。举例而言，正采样是在高电平(例如一固定电压)耦接至控制回路时，用以产生第一采样信号，而负采样是在低电平(例如接地电压)耦接至控制回路时，用以产生第二采样信号。接着，于步骤S14中，根据所采样到的信号，产生一误差放大信号。最后，于步骤S16中，将误差放大信号与预扰动信号相加(或相减)送入比较器，用以产生一控制信号，以便控制直流-直流转换器1002的工作频率或工作占空比，使得分散式直流电源转换模组1000操作在一最大输出功率。
图10C为本发明中分散式直流电源转换模组的另一实施例。如图所示，分散式直流电源转换模组1000”包括一直流电源模组1021、一降压转换器1025、一采样模组1030、一误差放大模组1040、一预扰动模组1050以及一比较器1060。在某些实施例中，降压转换器1025也可由其它型态的转换器所取代，例如一升压转换器、一升降压转换器、一返驰式转换器、一顺向式转换器或一谐振转换器，但不限定于此。再者，采样模组1030、误差放大模组1040、预扰动模组1050以及比较器1060可视为图10A中控制模组1008的一具体实施例。直流电源模组1021是用以供电至降压转换器1025，采样模组1030是耦接至降压转换器1025的输出端，用以感测降压转换器1025的输出电压VOUT。采样模组1030包括一正采样开关1032以及一负采样开关1033，用以采样降压转换器1025的输出电压VOUT。采样模组1030所采样到的输出电压VOUT是送至误差放大模组1040。误差放大模组1040可为一比例放大器、一积分放大器或一差动放大器，用以根据采样模组1030所采样到的输出电压，产生一误差放大信号ES。举例而言，误差放大模组1040可包括一积分电容，用以作为积分的功能。预扰动模组1050包括一正扰动开关1051以及一负扰动开关1052，用以产生预扰动信号PS。预扰动信号PS与误差放大信号皆被输入至比较器1060的正输入端，以便进行相加，而比较器1060则根据预扰动信号PS与误差放大信号ES的相加结果与负输入端上的一三角波信号TS进行比较，产生一控制信号CS，用以控制降压转换器1025的工作占空比。在此实施例中，比较器1060是用作为图10A中的组合单元。图10D为图10C中正、负扰动开关与正、负采样开关的波形图。如图所示，波形1081与1082分别为正扰动开关1051与负扰动开关1052的切换波形，而波形1091与1092分别为正采样开关1032与负采样开关1033的切换波形。在本实施例中，正采样开关1032与负采样开关1033交替地开通进行采样，其采样频率远低于降压转换器1025的开关频率。举例而言，降压转换器1025的开关频率为500KHz，而正采样开关1032和负采样开关1033的开关频率为20KHz。在某些实施例中，为正采样开关1032与负采样开关1033可分别视作一正采样模组与一负采样模组。图11为直流电源转换模组中降压转换器的输出电压VOUT与工作占空比的关系图。
图12A为本发明中能量采集系统的一实施例。如图所示，能量采集系统1200包括一光伏模组1210以及一连接器1220。光伏模组1210是由数个微型光伏模组(即光伏单元串行)12411所构成，每个微型光伏模组(即光伏单元串行)是由多个(例如18-20个)光伏电池单元(cell)串接而成。连接器1220包括数个具有最大功率范围的直流-直流转换模组1231-1233，直流-直流转换模组1231-1233的输出是串联地连接，并且每个直流-直流转换模组是由一对应的微型光伏模组所供电，以便由微型光伏模组中取得电力/能量。每个直流-直流转换模组1231-1233的动作是图6A、图6B、图7A、图8A、图9A、图9C、图10A、图10C中所述者相似，于此不再累述。
图12B为本发明中能量采集系统的另一实施例。如图所示，能量采集系统1200”包括一光伏模组串列1240以及连接器1250-125N。光伏模组串列1240是由数个光伏模组1241-124N所构成，每个光伏模组是由多个串联连接的微型光伏模组12411所构成。微型光伏模组12411是由多个光伏电池单元串接所构成。每个光伏模组与一个连接器耦接。连接器1250包括一个具有最大功率范围的直流电源转换模组1271以及数个旁路二极管1260。直流电源转换模组1271-127N是串联地连接，并且每个直流-直流转换模组是由一对应的光伏模组所供电，以便由光伏模组中取得电力/能量。一般而言，微型光伏模组12411中光伏电池的个数是18-20个，但不限定于此。此外，相较于图12A的实施例，连接器1250中还包括多个旁路二极管1260所串接而成的旁路二极管串行，每个旁路二极管串行耦接在对应的直流-直流转换模组的二输入端之间。在此实施例中，每个微型光伏模组12411皆与一个对应的旁路二极管1260耦接，并且旁路二极管1260的阳极是耦接至所对应的微型光伏模组12411的负输出端，而其阴极是耦接至所对应的微型光伏模组12411的正输出端。在某些实施例中，每个直流-直流转换模组的输入端之间也可只连接一个旁路二极管1260。每个分散式直流电源转换模组1271-127N的动作是图6A、图6B、图7A、图8A、图9A、图9C、图10A、图10C中所述者相似，于此不再累述。
图13A为本发明中能量采集系统的另一实施例。如图所示，能量采集系统1300包括两个直流电源转换模组串行1301与1302、一具有最大功率点跟踪功能的第二直流-直流转换模组1303以及一直流-交流转换模组1304。需注意的是，本实施例中能量采集系统1300包括两个直流电源转换模组串行1301与1302仅为了说明方便，但不限定于此。在某些实施例中，能量采集系统1300也可包括更多的直流电源转换模组串行1301与1302。
每个直流电源转换模组串行1301与1302皆由多个光伏模组与多个具有最大功率范围的直流-直流转换模组所构成，其中光伏模组与直流-直流转换模组的连接关系可参考图12A或图12B。举例而言，直流电源转换模组串行1301包括光伏模组1320-1329与直流-直流转换模组1330-1339，而电源模组串行1302则包括光伏模组1340-1349与直流-直流转换模组1350-1359。再者，每个光伏模组是连接至一对应的直流-直流转换模组用以构成一光伏转换模组。举例而言，光伏转换模组1310是由光伏模组1320与直流-直流转换模组1330所构成。这些光伏转换模组(例如光伏转换模组1310)串联连接成直流电源转换模组串行1301与1302。在某些实施例中，光伏模组1320-1329与1340-1349，直流-直流转换模组1330-1339与1350-1359是设置于户外，其中直流-直流转换模组1330-1339与1350-1359置于连接器中。如前所述，由于本发明的光伏转换模组具有最大功率范围的输出特性，故可轻易地将所连接的光伏模组的功率调整至最佳化，并有效率地转换来自直流-直流转换模组的输入端的电力/能量。在某些实施例中，光伏模组也可由其它型态的直流电源所取代，例如燃料电池、车用电池，但不限定于此。
每个直流-直流转换模组1330-1339与1350-1359包括一直流-直流转换器，由一对应的光伏转换模组所供电，用以输出一输出信号(即输出电压与/或输出电流信号)，以及一控制模组，用以接收光伏转换模组的输出电压或输出电流作为一回授信号来控制直流-直流转换器。举例而言，直流-直流转换模组1330-1339与1350-1359可为PWM转换器，例如降压转换器、升压转换器、升降压转换器、返驰式转换器(flyback converter)或顺向式转换器(forwardconverter)所构成，或为谐振转换器如串联谐振转换器(LLC谐振转换器)或并联谐振转换器，但不限定于此。举例而言，此控制模组为一最大功率范围(MPR)控制模组。直流-直流转换模组1330-1339与1350-1359中的最大功率范围(MPR)模组(回路)用以轻易地将光伏模组操作在最大功率点之上。举例而言，每个直流-直流转换模组1330-1339与1350-1359可为图6A、图6B、图7A、图8A、图9A、图10A、图10C、图12A、图12B中所述的直流-直流转换模组，但不限定于此。
具有最大功率点跟踪功能的第二直流-直流转换模组1303则用以抽取来自直流电源转换模组串行1301与1302的电力/能量，并加以转换成直流-交流转换模组1304的输入电压。第二直流-直流转换模组1303接收由所有光伏转换模组所抽取出的电流，并为此电流跟踪到最大功率点，以便提供一最大平均功率。因此，若有过多的电流被抽取，则会开始减少来自光伏转换模组的平均电压，藉以降低所采集的电力/能量。换言之，第二直流-直流转换模组1303用以将电流维持在可让整个能量采集系统1300产生最大平均功率。
光伏模组、日照(solar radiance)、环境温度、或来自近物(例如树)或远方物(例如云)的遮蔽都会影响到由光伏模组所获得的能量。根据所使用的光伏模组的数量与型态，所获得能量在电压与电流上会有很大的变化。因此，拥有人甚至是专业的安装人员都难以验证这个系统的正确动作。再者，随着时间的变化，许多因素(例如老化、灰尘与污染物堆积以及模组的退化)都会影响光伏模组的效能。
本实施例所提供的架构可决定这些相关的问题。举例而言，此架构可用以串联连接不匹配的能量源，例如不匹配的光伏模组(面板)、不同型态或不额定功率的光伏模组，甚至是不同制造商或不同半导体材料的光伏模组。本实施例所提供的架构也允许操作在不同条件下的能量源(例如照射不同日照或具有不同温度条件的光伏模组)串联连接。本实施例所提供的架构也允许串联连接的能量源位于不同的方向或屋顶的不同地方。上述优点将在后面详加说明。
在本发明的一实施例中，直流-直流转换模组1330-1339与1350-1359的输出是串联地连接成单一的直流电压VDC，用以作为负载或电源供应器(例如具有最大功率点跟踪功能的第二直流-直流转换模组1303)的输入。直流-交流转换模组1304用以将第二直流-直流转换模组1303所输出的直流电压转换成所需的交流电压VAC。举例而言，此交流电压VAC可为110V或220V且60Hz的交流电压、或220V且50H z的交流电压。需注意的是，即使在美国仍有多种转换器会产生220V的交流电压，但随后分成两个110V供入电箱中。由直流-交流转换模组1304所产生的交流电压VAC会被用以操作电器产品或供入电源网络中，或者藉由一转换和充/放电电路(conversion and charge/discharge circuit)，储存至一电池中。在一个电池式的应用中，直流-交流转换模组1304也可以被省略，第二直流-直流转换模组1303的直流输出将直接藉由充/放电电路储存至电池中。
在已知技术中，负载(例如直流-直流转换器或交流-直流转换器)允许其输入电压随着有效功率(available power)而变化。举例而言，当光伏设备受到大量的阳光照射时，转换器的输入电压甚至可变高到1000伏特。换言之，当日照改变时，电压也随之变化，且转换器中的电子元件也需承受不稳定的电压。因此，这将使得电子元件的性能产生退化，并最终使得这些电子元件发生故障。另一方面，藉由固定输入至转换器(或其它电源供应器或负载)的电压或电流，这些电子元件只需承受相同的电压或电流，故可延长其寿命。举例而言，可对负载的元件(例如转换模组的电容、开关与线圈)加以选择，以便这些元件操作在固定的电压或电流(例如其额定值的60％)之下。如此一来，将可提升元件的可靠度并延长其服务年限，这对需要避免中断服务的应用(例如光伏供电系统)是十分关键的。在此实施例中，具有最大功率点跟踪功能的第二直流-直流转换模组1303的输入是可变动的，而其输出是固定的。
图13A与图13B是用以说明本发明实施例中的能量采集系统1300在不同操作条件下的动作。
如图所示，光伏模组1320-1329分别地连接至十个直流-直流转换模组1330-1339。由光伏模组(直流电源)1320-1329与其对应的直流-直流转换模组1330-1339所构成的光伏转换模组是串联地成一直流电源转换模组串行1301。在某一实施例中，这些串联连接的直流-直流转换模组1330-1339是耦接至一具有最大功率点跟踪功能的第二直流-直流转换模组1303，而直流-交流转换模组1304是耦接至第二直流-直流转换模组1303的输出端。
在此实施例中直流电源以光伏模组为例，并以相关的光伏面板加以说明。在某些实施例中，光伏模组也可由其它型态的直流电源所取代。在此实施例中，光伏模组1320-1329可由于制程容限、遮蔽或其它因素，而具有不同的输出功率。为了详加说明此实施例，图13A为一理想实施例，假设直流-直流转换模组(例如降压转换器)1330-1339的效率可达到100％，并且光伏模组1320-1329是完全一致的。在本发明的实施例中，直流-直流转换模组1330-1339的效率非常的高，大约在95％-99％之间。因此，为了加以说明将其假设为100％并非不合理。再者，每个直流-直流转换模组1330-1339作为一电源转换器，即它们可在很小的损失之下，将所接收到的输入转换成其输出。
每个光伏模组的输出功率可藉由所对应的直流-直流转换模组1330-1339中的控制模组与最大功率点跟踪功能的第二直流-直流转换模组1303中的控制回路而维持在最大功率点。如图13A中所示，所有的光伏模组皆完整地受到太阳光的照射，并且每个光伏模组都可提供200瓦的能量(功率)。
如前所述，在本实施例中，直流-交流转换模组1304的输入电压是由直流-直流转换模组所控制的(例如维持在一固定值)。举例而言，在此实施例中为了说明方便，假设直流-交流转换模组1304的输入电压为400V(即用以转换成220V交流电压VAC的理想电压值)。由于直流-直流转换模组1330-1339的每一者皆提供200瓦的能量，所以提供至直流-交流转换模组1304的输入电流可为安培。因此，流经每个直流-直流转换模组1330-1339的电流IA也必须要5安培，这表示在此理想实施例中每个直流-直流转换模组1330-1339所提供的输出电压为伏特。同样地，流经每个直流-直流转换模组1350-1359的电流IB也必须要5安培，且所提供的输出电压为伏特。
图13B为能量采集系统1300在非理想环境条件下的实施例。在此实施例中，光伏模组1329由于被遮荫，例如仅能提供100瓦的能量。在某些实施例中，直流电源(例如光伏模组)也有可能因为过热、功能失常...等等因素，而只能提供较少的能量。由于光伏模组1320-1328未被遮蔽，故仍然可以产生200瓦的能量。具有最大功率范围的直流-直流转换模组1339是用以将光伏转换模组的操作维持在最大功率点，在此最大功率点已因为遮蔽而降低。
此时，由直流电源转换模组串行1301所取得的总能量为9×200W+100W＝1900瓦。由于直流-交流转换模组1304的输入电压仍然维持在400伏特，且第二直流-直流转换模组1303的输入电压已经下降，例如下降至380伏特，所以直流电源转换模组串行1301的电流IA为安培，这表示在直流电源转换模组串行1301中流经每个直流-直流转换模组1330-1339的电流IA也必须在5安培。因此，对未被遮蔽的光伏模组1320-1328而言，其对应的直流-直流转换模组1330-1338的输出电压为伏特。另一方面，被遮蔽的光伏模组1329所附属的直流-直流转换模组1339的输出电压为伏特。
由于直流-直流转换模组1330-1339具有最大功率范围的特性，故其可轻易地藉由直流-直流转换模组达到光伏模组1320-1329的最大功率点跟踪。
能量采集系统1300的另一电源模组串行1302中，所有的光伏模组并未被遮蔽且其输出功率为200瓦。由于第二直流-直流转换模组1303的输入电压降为380伏特，故电源模组串行1302的输出电流IB为安培。
如此实施例所述，无论操作条件(环境条件)为何，所有的光伏模组皆会操作在其最大功率点之上。因此，即使有一直流电源(光伏模组)的输出大幅度地下降，系统仍然可藉由直流-直流转换模组的最大功率范围的特性与第二直流-直流转换模组1303的最大功率点跟踪控制，维持在相当高的输出功率，以便在最大功率点之下，由光伏模组抽取能量。
在某些实施例中，具有最大功率点跟踪控制的一直流-交流转换模组，可用以取代第二直流-直流转换模组1303与直流-交流转换模组1304，故第二直流-直流转换模组1303可被省略。在另一实施例中，直流-交流转换模组1304也可被省略，而将第二直流-直流转换模组1303的直流输出直接供入一充/放电电路，例如电池中。
图14A为本发明中能量采集系统的另一实施例。在此实施例中，直流-直流转换模组1430-1439与1450-1459未工作在其最高电压点，直流电源转换模组串行1401与1402的输出电压较图13所对应的实施例中的电压低，例如为360伏特，但不限于此。在此实施例中，直流电源转换模组串行1401与1402的输出电压为固定值，例如为360伏特。第二直流-直流转换模组1403则用以将直流电源转换模组串行1401与1402的输出电压(例如360伏特)提升至380伏特或更高。由于光伏模组1420-1429与1440-1449的每一者皆提供200瓦的能量，故流经每个直流-直流转换模组1430-1439与1450-1459的电流IC与ID也必须要安培，这表示在此理想实施例中每个直流-直流转换模组1430-1439与1450-1459所提供的输出电压为伏特。
图14B为图14A中的能量采集系统1400操作在非理想环境条件下的实施例。在能量采集系统1400的电源模组串行1402中，所有的光伏模组1440-1449并未被遮蔽且其输出功率为200瓦。由于第二直流-直流转换模组1403的输入电压仍为360伏特，故电源模组串行1402的输出电流仍为安培，并且直流-直流转换模组1450-1459所提供的输出电压仍为伏特。
然而，在此实施例中的光伏模组1429被遮蔽，例如仅能提供100瓦的能量。因此，光伏模组1429所对应的直流-直流转换模组1439的输出电压也下降，例如下降到18伏特。因为直流电源转换模组串行1401的输出电压未变，仍然是360伏特，所以直流-直流转换模组1430-1438的输出电压皆为伏特(此实施中的直流-直流转换模组1430-1438并未工作在最高输出电压值，故其输出电压仍可以上升)。因此，所有的直流-直流转换模组1430-1439与1450-1459可藉由其最大功率范围的输出特性，将整个能量采集系统1400操作在最大功率点之上。
如此实施例所述，无论操作条件(环境条件)为何，所有的光伏模组1420-1429与1440-1449皆会操作在其最大功率之上。在本发明的实施例中，最大功率范围(MPR)内直流-直流转换模组是可设置于连接器(junction box)内，但不限定于此。在某些实施例中，当光伏模组后面所接的直流-直流转换模组包括升压转换器时，光伏模组或连接器内的旁路二极管皆可以省略。在某些实施例中，具有最大功率点跟踪控制的一直流-交流转换模组，可用以取代第二直流-直流转换模组1403与直流-交流转换模组1404，故第二直流-直流转换模组1403可被省略。在另一实施例中，直流-交流转换模组1404也可被省略，而将第二直流-直流转换模组1403的直流输出直接供入一充/放电电路，例如电池中。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，但并非用以限制本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，当可作些许改动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (47)

1.一种直流电源转换模组，包括：
一直流电源模组；以及
一直流-直流转换模组，包括：
一直流-直流转换器，由所述直流电源模组所供电，用以产生一输出信号，其中当所述直流-直流转换器的所述输出信号的值在一预设区间时，所述直流电源转换模组具有最大输出功率；以及
一控制模组，用以感测所述直流-直流转换模组的一反映信号，并根据所感测的所述反映信号，控制所述直流-直流转换器，使得所述直流电源转换模组操作于所述最大输出功率，其中所述反映信号是用以反映所述直流-直流转换器的输出电压或输出电流的所述输出信号，其中所述控制模组包括：
一预扰动模组，用以提供一预扰动信号；
一采样模组，用以对所述反映信号进行取采样，并产生一第一采样信号与一第二采样信号；
一误差放大模组，用以根据所述第一采样信号与所述第二采样信号，产生一误差放大信号；
一组合模组，用以根据所述预扰动信号与所述误差放大信号，产生一控制信号，以便所述直流-直流转换器操作在所述最大输出功率。
2.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述输出信号为一输出电压。
3.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述输出信号为一输出电流。
4.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述直流电源模组为一光伏模组、一微型光伏模组、一光伏电池单元、一燃料电池或一车用电池。
5.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述控制模组是根据所述输出信号，控制所述直流-直流转换器的工作占空比。
6.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述控制模组是根据所述输出信号，控制所述直流-直流转换器的工作频率。
7.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述直流-直流转换器为一脉宽调制转换器。
8.根据权利要求7所述的直流电源转换模组，其中所述脉宽调制转换器为一降压转换器、一升压转换器、一升降压转换器、一返驰式转换器或一顺向式转换器。
9.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述直流-直流转换器为一谐振转换器。
10.根据权利要求9所述的直流电源转换模组，其中所述谐振转换器为一串联谐振转换器。
11.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述直流-直流转换器为一降压转换器，所述输出信号为所述直流-直流转换器的输出电压，并且所述控制模组是用以将所述输出电压控制在低于一既定电压的一电压范围内，使得所述直流-直流转换器操作于所述最大输出功率。
12.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述直流-直流转换器为一升压转换器，所述输出信号为所述直流-直流转换器的输出电压，并且所述控制模组是用以将所述输出电压控制在高于一既定电压的一电压范围内，以便所述直流-直流转换器操作于所述最大输出功率。
13.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述直流-直流转换器为一升降压转换器，所述输出信号为所述直流-直流转换器的输出电压，并且所述控制模组是用以将所述输出电压控制在一电压范围内，以便所述直流-直流转换器操作于所述最大输出功率。
14.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述直流-直流转换器为一谐振转换器，所述输出信号为所述直流-直流转换器的输出电流，并且所述控制模组是用以将所述输出电流控制在一电流范围内，以便所述直流-直流转换器操作于所述最大输出功率。
15.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述组合模组具有一第一输入端耦接所述预扰动信号与所述误差放大信号，一第二输入端耦接一三角波信号，以及一输出端用以输出所述控制信号。
16.根据权利要求15所述的直流电源转换模组，其中所述误差放大模组为一比例放大器、一积分放大器或一差动放大器。
17.根据权利要求1所述的直流电源转换模组，其中所述采样模组的开关频率远低于直流电源转换模组的开关频率。
18.一种直流电源转换模组的控制方法，包括：
产生一预扰动信号，用以扰动一直流电源转换模组的控制回路；
对所述直流电源转换模组中用以反映一输出电压或一输出电流的信号进行正采样与负采样，以便产生第一、第二采样信号；
根据所述第一采样信号与所述第二采样信号，产生一误差放大信号；
将所述误差放大信号与所述预扰动信号相加，用以产生一控制信号；以及
根据所述控制信号，控制所述直流电源转换模组中的一直流-直流转换器的工作频率或工作占空比，使得所述直流-直流转换器操作在一最大输出功率。
19.根据权利要求18所述的直流电源转换模组的控制方法，其中所述扰动所述控制回路的步骤包括：
将一高电平耦接至所述直流-直流转换器的所述控制回路，用以进行正采样；以及
将一低电平耦接至所述直流-直流转换器的所述控制回路，用以进行负采样。
20.根据权利要求18所述的直流电源转换模组的控制方法，其中所述正采样与负采样交替地进行。
21.根据权利要求18所述的直流电源转换模组的控制方法，其中所述正采样与负采样的频率远低于所述直流电源转换模组的开关频率。
22.一种能量采集系统，包括：
一光伏模组，包括多个微型光伏模组，每个微型光伏模组是由多个光伏电池单元串接而成；以及
一连接器，包括多个输出串联连接的直流-直流转换模组，每个直流-直流转换模组包括：
一直流-直流转换器是由所述微型光伏模组之一所供电，产生一输出电压；以及
一控制模组，用以感测所述输出电压，并根据所感测的所述输出电压，控制所述直流-直流转换器，使得所述直流-直流转换器操作于一最大输出功率，其中所述控制模组包括：
一预扰动模组，用以提供一预扰动信号；
一采样模组，用以对所述输出电压进行取采样，并产生一第一采样信号与一第二采样信号；
一误差放大模组，用以根据所述第一采样信号与所述第二采样信号，产生一误差放大信号；
一组合模组，用以根据所述预扰动信号与所述误差放大信号，产生一控制信号，以便所述直流-直流转换器操作在所述最大输出功率。
23.根据权利要求22所述的能量采集系统，其中每个所述直流-直流转换器为一降压转换器、一升压转换器、一升降压转换器、一返驰式转换器、顺向式转换器或一谐振转换器。
24.根据权利要求23所述的能量采集系统，其中每个所述直流-直流转换模组还包括至少一旁路二极管耦接于所述直流-直流转换器的二输入端之间。
25.根据权利要求23所述的能量采集系统，其中每个所述直流-直流转换模组二输入端之间没有旁路二极管耦接。
26.根据权利要求23所述的能量采集系统，其中所述控制模组是根据所述输出电压，控制所述直流-直流转换器的工作占空比或工作频率。
27.一种能量采集系统，包括：
多个直流电源转换模组串行，其输出并联地连接，用以提供一第一输出电压以及一输出电流，且每个直流电源转换模组串行包括多个串联连接的光伏转换模组，并且每个光伏转换模组包括：
一光伏模组，由多个微型光伏模组串接而成；以及
一第一直流-直流转换模组，包括：
一直流-直流转换器，由所述光伏模组所供电，用以产生一第二输出电压；以及
一控制模组，用以感测所述第二输出电压，并根据所感测的所述第二输出电压，控制所述直流-直流转换器，使得所述直流-直流转换器操作于一第一最大输出功率，其中所述控制模组包括：
一预扰动模组，用以提供一预扰动信号；
一采样模组，用以对所述第二输出电压进行取采样，并产生一第一采样信号与一第二采样信号；
一误差放大模组，用以根据所述第一采样信号与所述第二采样信号，产生一误差放大信号；
一组合模组，用以根据所述预扰动信号与所述误差放大信号，产生一控制信号，以便所述直流-直流转换器操作在所述第一最大输出功率；以及
一直流-交流转换模组，耦接至所述直流电源转换模组串行，用以产生一交流电压。
28.根据权利要求27所述的能量采集系统，其中所述直流-直流转换器为一降压转换器、一升压转换器、一升降压转换器、一返驰式转换器、一顺向式转换器或一谐振转换器。
29.根据权利要求27所述的能量采集系统，其中所述控制模组是根据所述第二输出电压，控制所述直流-直流转换器的工作占空比或工作频率。
30.根据权利要求29所述的能量采集系统，还包括具有一最大功率点跟踪功能的一第二直流-直流转换模组，用以根据所述第一输出电压与所述输出电流，使得所述能量采集系统操作在一第二最大功率点，并产生一第三输出电压，所述直流-交流转换模组是将所述第三输出电压转换成所述交流电压。
31.根据权利要求27所述的能量采集系统，其中所述第一输出电压为一固定电压。
32.一种连接器，包括：
至少一直流-直流转换模组，包括：
一直流-直流转换器，由一直流电源模组所供电，用以产生一输出信号；以及
一控制模组，用以感测所述直流-直流转换模组的一反映信号，并根据所感测的所述反映信号，控制所述直流-直流转换器，使得所述直流-直流转换模组操作于一最大输出功率，其中所述反映信号是用以反映所述直流-直流转换器的输出电压或输出电流的所述输出信号，其中所述控制模组包括：
一预扰动模组，用以提供一预扰动信号；
一采样模组，用以对所述反映信号进行取采样，并产生一第一采样信号与一第二采样信号；
一误差放大模组，用以根据所述第一采样信号与所述第二采样信号，产生一误差放大信号；
一组合模组，用以根据所述预扰动信号与所述误差放大信号，产生一控制信号，以便所述直流-直流转换器操作在所述最大输出功率。
33.根据权利要求32所述的连接器，其中所述连接器包括多个直流-直流转换模组，并且所述直流-直流转换模组的输出端是串联地连接。
34.根据权利要求33所述的连接器，其中所述直流电源模组为一光伏模组，并且每个所述直流-直流转换模组是由所述光伏模组的一微型光伏模组所供电。
35.根据权利要求33所述的连接器，其中所述连接器还包括至少一旁路二极管，耦接于所述直流-直流转换模组的二输出端之间。
36.根据权利要求32所述的连接器，其中当所述直流-直流转换器的所述输出信号的值在一预设区间时，所述直流-直流转换模组具有最大输出功率。
37.根据权利要求32所述的连接器，其中所述输出信号为一输出电压或一输出电流。
38.根据权利要求32所述的连接器，其中所述直流电源模组为一光伏模组、一微型光伏模组、一光伏电池单元、一燃料电池或一车用电池。
39.根据权利要求32所述的连接器，其中所述控制模组是根据所述输出信号，控制所述直流-直流转换器的工作占空比或工作频率。
40.根据权利要求32所述的连接器，其中所述直流-直流转换器为一脉宽调制转换器。
41.根据权利要求40所述的连接器，其中所述脉宽调制转换器为一降压转换器、一升压转换器、一升降压转换器、一返驰式转换器或一顺向式转换器。
42.根据权利要求32所述的连接器，其中所述直流-直流转换器为一谐振转换器。
43.根据权利要求42所述的连接器，其中所述谐振转换器为一串联谐振转换器。
44.根据权利要求32所述的连接器，其中所述直流-直流转换器为一降压转换器，所述输出信号为所述直流-直流转换器的输出电压，并且所述控制模组是用以将所述输出电压控制在低于一既定电压的一电压范围内，使得所述直流-直流转换器操作于所述最大输出功率。
45.根据权利要求32所述的连接器，其中所述直流-直流转换器为一升压转换器，所述输出信号为所述直流-直流转换器的输出电压，并且所述控制模组是用以将所述输出电压控制在高于一既定电压的一电压范围内，以便所述直流-直流转换器操作于所述最大输出功率。
46.根据权利要求32所述的连接器，其中所述直流-直流转换器为一升降压转换器，所述输出信号为所述直流-直流转换器的输出电压，并且所述控制模组是用以将所述输出电压控制在一电压范围内，以便所述直流-直流转换器操作于所述最大输出功率。
47.根据权利要求32所述的连接器，其中所述直流-直流转换器为一谐振转换器，所述输出信号为所述直流-直流转换器的输出电流，并且所述控制模组是用以将所述输出电流控制在一电流范围内，以便所述直流-直流转换器操作于所述最大输出功率。
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