一种太阳能光伏电池及功率优化装置的制作方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏电池及功率优化装置，具体涉及一种在太阳能光伏电池的外表面施加电场或磁场，与太阳能光伏电池PN结的内建电场共同作用，改善太阳能光伏电池的光生电子拉向N区和光生空穴拉向P区，提高P区高电势指向N区低电势的光生电场势垒；光生电场在电容与开关器件及储能电感等作用下，使光生电场以最大的电流与电压乘积向负载提供能量。

背景技术：

现有的太阳能光伏电池在提高光电转换效率方面，通过改善材料晶体结构缺陷和纯度方面，改进空间越来越小。不同材料和制备工艺的太阳能光伏电池，光电转换效率也越来越接近理论上限。

太阳能光伏电池的应用对价格非常敏感，材料与制备降低成本空间已经非常有限，通过提高太阳能光伏电池的光电转换效率也日趋困难。如何改变太阳能光伏电池的外部环境来增加光电转换效率?如何改善太阳能光伏电池的能量输出匹配性能？是太阳能光伏电池改善光电转换效率和提高输出能量的重要突破口。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够改善太阳能光伏电池的光生电子拉向N区和光生空穴拉向P区，提高P区高电势指向N区低电势的光生电场势垒，使光生电场以最大的电流与电压乘积向负载输出能量的太阳能光伏电池及功率优化装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种太阳能光伏电池及功率优化装置，包括功率优化装置、太阳能光伏电池、电磁场电极和绝缘介质；所述功率优化装置产生电场并与电磁场电极连接，电磁场电极与太阳能光伏电池通过绝缘介质封装成整体，所述绝缘介质由介质和胶剂组成。

所述电磁场电极的个数为两个，其中一个电磁场电极与太阳能光伏电池的负极通过绝缘介质粘接或固定连接；另一个电磁场电极与太阳能光伏电池的正极通过绝缘介质粘接或固定连接；光照射面的电磁场电极为透明电极或网状电极；功率优化装置有两个电场输出端并与两个电磁场电极分别连接，或功率优化装置有三个电场输出端并分别与两个电磁场电极及太阳能光伏电池连接。

所述电磁场电极的个数为一个，电磁场电极与太阳能光伏电池的正极或负极通过绝缘介质粘接或固定连接；太阳能光伏电池作为另一个电磁场电极；光照射面的电磁场电极为透明电极或网状电极；功率优化装置有两个电场输出端并分别与电磁场电极、太阳能光伏电池连接。

多个所述太阳能光伏电池串联构成太阳能光伏组件；功率优化装置将太阳能光伏组件电压升高或降低，与电磁场电极连接并产生开路电场；功率优化装置通过调整电磁场电极的电场强弱及波动频率，自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

所述功率优化装置将太阳能光伏组件电压升高或降压，与电磁场电极连接并产生回路电流；功率优化装置通过调整电磁场电极的电流大小及波动频率，自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

所述功率优化装置包括主开关、主开关续流二极管、辅助开关、辅助电容、辅助变压器和辅助电源；所述主开关的一端接辅助变压器的原边的一端，其另一端与辅助开关的一端相连，辅助开关的另一端分别与辅助电容的一端、辅助电源的正极相连，辅助电容的另一端分别与辅助电源的负极、辅助变压器的原边的另一端相连，主开关续流二极管与主开关并联。

所述功率优化装置包括主开关、主开关续流二极管、辅助开关、辅助电容、辅助变压器和辅助电源；所述主开关的一端与辅助开关的一端相连，其另一端分别与辅助电容的一端、辅助电源的负极相连，辅助开关的另一端接辅助变压器的原边的一端，辅助变压器原边的另一端分别与辅助电容的另一端、辅助电源的正极相连，主开关续流二极管与主开关并联。

所述功率优化装置包括主开关、同步整流器和输出电容；所述同步整流器集电极连接输出电容正极，或同步整流器发射极连接输出电容负极。

所述主开关与所述辅助开关的控制逻辑时序：主开关导通与辅助开关的控制逻辑时序，辅助开关超前导通→主开关导通→辅助开关滞后断开；主开关断开与辅助开关的控制逻辑时序，辅助开关超前导通→主开关断开→辅助开关滞后断开。

所述主开关与所述同步整流器的控制逻辑时序：同步整流器超前断开→主开关导通→主开关断开→同步整流器滞后导通→同步整流器超前断开；主开关停止工作时同步整流器断开。

辅助开关超前导通的时间，等于或大于辅助开关从截止到完全导通需要的时间。主开关导通，辅助开关从导通到断开需要的时间，等于或大于辅助开关超前导通的时间加上主开关从截止到完全导通需要的时间；主开关断开，辅助开关从导通到断开需要的时间，等于或大于辅助开关超前导通的时间加上主开关从导通到完全截止需要的时间。

主开关与同步整流器的控制逻辑时序：同步整流器超前断开→主开关导通→主开关断开→同步整流器滞后导通→同步整流器超前断开；主开关停止工作时同步整流器断开；同步整流器导通滞后时间等于或大于主开关器件从导通到完全关断的延迟时间；同步整流器断开超前时间等于或大于同步整流器从导通到完全断开后主开关器件开始导通的时间；主开关停止工作时同步整流器断开。

辅助电容完全放电周期等于或小于辅助开关从导通到断开的时间，并等于或大于辅助开关导通到主开关完全导通或主开关完全断开的时间；辅助电容的放电周期由辅助电源，限流电感，辅助变压器，辅助开关，主开关，电源和负载共同决定。

辅助电容放电时，主开关无正向电流和正向电压，反向近似零电压。当辅助电容放电电流等于主开关工作电流时，可实现主开关同时出现零电压与零电流导通或关断。

同步整流器并联的续流二极管为同步整流器滞后导通和超前断开提供续流通路，同步整流器工作在零电压开关模式；同步整流器导通内阻很小，压降损耗远远低于续流二极管。

辅助变压器为断续脉冲工作模式，辅助开关导通时的电流从零开始线性增加；辅助电容完全放电周期小于辅助开关的导通周期，辅助开关断开时电容已经放电完毕；辅助开关工作在零电流与零电压的开关模式。

辅助电容放电的能量，通过辅助变压器给输出电容或输入电容充电，或给辅助电容充电。

辅助变压器的副边绕组作为辅助电源:辅助变压器副边反激绕组通过整流器件给辅助电容充电，太阳能光伏电池通过限流电感给辅助电容补充充电。

或辅助电源与辅助电容回路串联限流电感，限流电感用于控制辅助开关导通旁路主开关的电流，以及控制辅助电源的电流。

主开关续流二极管可以用主开关内部寄生二极管替代，或外部并联二极管。

辅助开关续流二极管可以用辅助开关内部寄生二极管替代，或外部并联二极管。辅助开关也可以不用续流二极管。

辅助主开关工作在窄脉冲与软开关模式下，其耗散功率远小于主开关。

主开关与辅助开关及同步整流器可使用MOSFET、IGBT、GTR、SIT、SITH、IPM等电子开关器件或模块。

限流电感可选用电感器件，或电阻器件，或电容器件。

太阳能光伏组件给功率优化装置内部的电源变换电路供电；或外部电源给功率优化装置内部的电源变换电路供电。

功率优化装置内部的电源变换电路经过变压器输出隔离电场；变压器输出绕组引出两个电场输出端，分别连接两个电磁场电极；或连接一个电磁场电极及太阳能光伏电池。

变压器输出绕组采取中心抽头引出三个电场输出端，分别连接两个电磁场电极及太阳能光伏电池，通过电磁场电极给太阳能光伏电池施加外部电场。

变压器输出绕组经过整流器件产生直流电场，通过电磁场电极给太阳能光伏电池施加外部直流电场。

变压器输出绕组的回路可选择增加串联电容。

输出电场可选择并联电容滤波减小电场纹波。

功率优化装置作为独立装置与太阳能光伏组件连接；或与太阳能光伏组件的接线盒一体化封装，并与太阳能光伏组件连接。

主开关与辅助开关以及同步整流器可以封装成一个模块。

主开关与辅助开关及同步整流器的信号发生及驱动可以封装成集成电路。

在太阳能光伏电池表面制作绝缘层，绝缘层上面制作电磁场电极层；或在封装材料的上制作电磁场电极。

电磁场电极与太阳能光伏组件封装材料及太阳能光伏电池之间采用绝缘介质处理；或将电磁场电极封装在太阳能光伏组件封装材料内部。

电磁场电极侧面引线与功率优化装置连接；或其中一个电磁场电极的引线从另一个电磁场电极的开孔处引出，与功率优化装置连接。

太阳能光伏电池的光照射面为负极，背面为正极；或太阳能光伏电池的光照射面为正极，背面为负极。

由上述技术方案可知，本发明与现有太阳能光伏电池及组件技术相比，可以显著改善太阳能光伏电池的光生电子拉向N区和光生空穴拉向P区，提高P区高电势指向N区低电势的光生电场势垒；能使光生电场不受入射光照变化及负载阻抗变化的影响，始终以最大的电流与电压乘积向负载输出能量。由于所有开关器件采用了软开关技术，并使用了开关同步整流器，整体效率与可靠性进一步获得显著提高。

附图说明

图1为双面电磁场电极与太阳能光伏电池的剖视图；

图2为表面电磁场电极与太阳能光伏电池的剖视图；

图3为背面电磁场电极与太阳能光伏电池的剖视图；

图4为双面电磁场电极的太阳能光伏组件剖视图；

图5为电场三个输出端的双面电磁场电极的太阳能光伏组件剖视图；

图6为电场三个输出端的双面电磁场电极的太阳能光伏组件剖视图；

图7为基于电容充放电的软开关电路拓扑图；

图8为基于电容充放电的软开关电路拓扑图；

图9为无外部辅助电源及基于电容充放电的软开关电路拓扑图；

图10为无外部辅助电源及基于电容充放电的软开关电路拓扑图；

图11为隔离式辅助变压器及基于电容充放电的软开关电路拓扑图；

图12为自耦式辅助变压器及基于电容充放电的软开关电路拓扑图；

图13为基于电容充放电的软开关BUCK变换器主电路；

图14为基于电容充放电的软开关BUCK-BOOST变换器主电路；

其中，1为主开关，2为辅助开关，3为辅助电容，4为辅助变压器，5为限流电感，6为辅助电源，7为辅助变压器副边，8为辅助变压器副边整流器，9为主开关续流二极管，10为系统电源，11为输入电容，12为输出电容，13为储能电感，14为PV正极，15为PV负极，16为电源输出端正极，17为电源输出端负极，18为同步整流器，19为储能电感整流器，20为电磁场电极，21为太阳能光伏电池，22为太阳能光伏组件面板，23为太阳能光伏组件背板，24为介质，25为胶剂，26为功率优化装置。

具体实施方式

为了对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

本发明提供了6种基本的具有功率优化功能的太阳能光伏组件结构示意图供参考和说明，在此基础上，可以演变更多的组成结构，但基本原理是相同的；并提供了6种基本的电路拓扑图供参考和说明，在此基础上，可以演变出更多的拓扑图，但基本原理都是相同的；同时还提供了2种电路拓扑的应用案例供参考说明，在此基础上，可以推演出更多的应用方法，但基本原理同样都是相似的。

1、双面电磁场电极的太阳能光伏电池21及功率优化装置26:一个电磁场电极20与太阳能光伏电池21的负极通过介质24和胶剂25粘接或封装成整体，另一个电磁场电极20与太阳能光伏电池21的正极通过介质24和胶剂25粘接或封装成整体；光照射面的电磁场电极20为透明电极或网状电极；功率优化装置26产生的电场有2个输出端，分别与两个电磁场电极20连接。

电磁场电极20的一个面通过介质24与太阳能光伏电池21粘接或固定，另一个面与外部封装材料粘接或固定；封装材料一般使用玻璃及塑料绝缘簿膜。

电磁场电极20可采取镀膜方式产生，直接在太阳能光伏电池21表面绝缘层上制作；或在太阳能光伏电池21外部封装材料上制作；也可以将电磁场电极20制作在太阳能光伏组件面板22或太阳能光伏组件背板23的夹层中。

多个太阳能光伏电池21串联构成组件。功率优化装置26将太阳能光伏组件电压升高或降低输出，分别与两个电磁场电极20连接，产生开路高压电场。或将太阳能光伏组件电压降低输出，分别与两个电磁场电极20连接，产生回路电流及电磁场。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场的强弱，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的大小，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场波动的频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的波动频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26使太阳能光伏电池21不受入射阳光变化及负载阻抗变化的影响，通过主开关PWM脉冲宽度调整(调整储能电感伏秒积数来改变输入电容11与输出电容12的电压比)动态匹配太阳能光伏电池21与负载的阻抗，使太阳能光伏电池21始终以最大的电流与电压乘积向负载输出能量。

2、表面电磁场电极的太阳能光伏电池21及功率优化装置26:一个电磁场电极20与太阳能光伏电池21的光照射面通过介质24和胶剂25粘接或封装成整体；太阳能光伏电池21作为另一个电磁场电极20；光照射面的电磁场电极20为透明电极或网状电极；功率优化装置26产生的电场有2个输出端，分别与电磁场电极20和太阳能光伏电池21连接。

电磁场电极20的一个面通过介质24和胶剂25与太阳能光伏电池21粘接或固定，另一个面与外部封装材料粘接或固定；封装材料一般使用玻璃及塑料绝缘簿膜。

电磁场电极20可采取镀膜方式产生，直接在太阳能光伏电池21表面绝缘层上制作；或在太阳能光伏电池21外部封装材料上制作；也可以将电磁场电极20制作在太阳能光伏组件面板22或太阳能光伏组件背板23的夹层中。

多个太阳能光伏电池21串联构成组件。功率优化装置26将太阳能光伏组件电压升高或降低输出，分别与电磁场电极20及太阳能光伏电池21连接，产生开路高压电场。或将太阳能光伏组件电压降低输出，分别与电磁场电极20及太阳能光伏电池21连接，产生回路电流及电磁场。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场的强弱，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的大小，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场波动的频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的波动频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26使太阳能光伏电池21不受入射阳光变化及负载阻抗变化的影响，通过主开关PWM脉冲宽度调整(调整储能电感伏秒积数来改变输入电容11与输出电容12的电压比)动态匹配太阳能光伏电池21与负载的阻抗，使太阳能光伏电池21始终以最大的电流与电压乘积向负载输出能量。

3、背面电磁场电极的太阳能光伏电池21及功率优化装置26:一个电磁场电极20与太阳能光伏电池21的背光面通过介质24和胶剂25粘接或封装成整体；太阳能光伏电池21作为另一个电磁场电极20；功率优化装置26产生的电场有2个输出端，分别与电磁场电极20和太阳能光伏电池21连接。

电磁场电极20的一个面通过介质24和胶剂25与太阳能光伏电池21粘接或固定，另一个面与外部封装材料粘接或固定；封装材料一般使用玻璃及塑料绝缘簿膜。

电磁场电极20可采取镀膜方式产生，直接在太阳能光伏电池21表面绝缘层上制作；或在太阳能光伏电池21外部封装材料上制作；也可以将电磁场电极20制作在太阳能光伏组件面板22或太阳能光伏组件背板23的夹层中。

多个太阳能光伏电池21串联构成组件。功率优化装置26将太阳能光伏组件电压升高或降低输出，分别与电磁场电极20及太阳能光伏电池21连接，产生开路高压电场。或将太阳能光伏组件电压降低输出，分别与电磁场电极20及太阳能光伏电池21连接，产生回路电流及电磁场。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场的强弱，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的大小，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场波动的频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的波动频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26使太阳能光伏电池21不受入射阳光变化及负载阻抗变化的影响，通过主开关1PWM脉冲宽度调整(调整储能电感伏秒积数来改变输入电容11与输出电容12的电压比)动态匹配太阳能光伏电池21与负载的阻抗，使太阳能光伏电池21始终以最大的电流与电压乘积向负载输出能量。

4、双面电磁场电极的太阳能光伏组件及功率优化装置26: 一个电磁场电极20与太阳能光伏电池21的负极通过介质24和胶剂25粘接或封装成整体，另一个电磁场电极20与太阳能光伏电池21的正极通过介质24和胶剂25粘接或封装成整体；光照射面的电磁场电极20为透明电极或网状电极；功率优化装置26产生的电场有2个输出端，分别与两个电磁场电极20连接。

电磁场电极20的一个面通过介质24和胶剂25与太阳能光伏电池21粘接或固定，另一个面与外部封装材料粘接或固定；封装材料一般使用玻璃及塑料绝缘簿膜。

电磁场电极20可采取镀膜方式产生，直接在太阳能光伏电池21表面绝缘层上制作；或在太阳能光伏电池21外部封装材料上制作；也可以将电磁场电极20制作在太阳能光伏组件面板22及太阳能光伏组件背板23的夹层中。

多个太阳能光伏电池21串联构成组件。功率优化装置26将太阳能光伏组件电压升高或降低输出，分别与两个电磁场电极20连接，产生开路高压电场。或将太阳能光伏组件电压降低输出，分别与两个电磁场电极20连接，产生回路电流及电磁场。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场的强弱，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的大小，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场波动的频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的波动频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26使太阳能光伏电池21不受入射阳光变化及负载阻抗变化的影响，通过主开关1PWM脉冲宽度调整(调整储能电感伏秒积数来改变输入电容11与输出电容12的电压比)动态匹配太阳能光伏电池21与负载的阻抗，使太阳能光伏电池21始终以最大的电流与电压乘积向负载输出能量。

5、电场三个输出端的双面电磁场电极20的太阳能光伏组件：一个电磁场电极20与太阳能光伏电池21的负极通过介质24和胶剂25粘接或封装成整体，另一个电磁场电极20与太阳能光伏电池21的正极通过介质24和胶剂25粘接或封装成整体；光照射面的电磁场电极20为透明电极或网状电极；功率优化装置26产生的电场有三个输出端，电场中心点输出端与太阳能光伏电池21连接，电场另外两个输出端分别与两个电磁场电极20连接。

电磁场电极20的一个面通过介质24和胶剂25与太阳能光伏电池21粘接或固定，另一个面与外部封装材料粘接或固定；封装材料一般使用玻璃及塑料绝缘簿膜。

电磁场电极20可采取镀膜方式产生，直接在太阳能光伏电池21表面绝缘层上制作；或在太阳能光伏电池21外部封装材料上制作；也可以将电磁场电极20制作在太阳能光伏组件面板22或太阳能光伏组件背板23的夹层中。

多个太阳能光伏电池21串联构成组件。功率优化装置26将太阳能光伏组件电压升高或降低输出，分别与两个电磁场电极20及太阳能光伏电池21连接，产生开路高压电场。或将太阳能光伏组件电压降低输出，分别与两个电磁场电极20及太阳能光伏电池21连接，产生回路电流及电磁场。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场的强弱，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的大小，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场波动的频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的波动频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26使太阳能光伏电池21不受入射阳光变化及负载阻抗变化的影响，通过主开关PWM脉冲宽度调整(调整储能电感伏秒积数来改变输入电容11与输出电容12的电压比)动态匹配太阳能光伏电池21与负载的阻抗，使太阳能光伏电池21始终以最大的电流与电压乘积向负载输出能量。

6、电场三个输出端的双面电磁场电极20的太阳能光伏组件：一个电磁场电极20与太阳能光伏电池21的负极通过介质24和胶剂25粘接或封装成整体，另一个电磁场电极20与太阳能光伏电池21的正极通过介质24和胶剂25粘接或封装成整体；光照射面的电磁场电极20为透明电极或网状电极；功率优化装置26产生的电场有三个输出端，电场中心点输出端与太阳能光伏电池21连接，电场另外两个输出端分别与两个电磁场电极20连接。

电磁场电极20的一个面通过介质24和胶剂25与太阳能光伏电池21粘接或固定，另一个面通过介质24与外部封装材料粘接或固定；封装材料一般使用玻璃及塑料绝缘簿膜。

电磁场电极20可采取镀膜方式产生，直接在太阳能光伏电池21表面绝缘层上制作；或在太阳能光伏电池21外部封装材料上制作；也可以将电磁场电极20制作在太阳能光伏组件面板22或太阳能光伏组件背板23的夹层中。

多个太阳能光伏电池21串联构成组件。功率优化装置26将太阳能光伏组件电压升高或降低输出，分别与两个电磁场电极20及太阳能光伏电池21连接，产生开路高压电场。或将太阳能光伏组件电压降低输出，分别与两个电磁场电极20及太阳能光伏电池21连接，产生回路电流及电磁场。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场的强弱，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的大小，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26通过调整电磁场电极20电场波动的频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。或功率优化装置26通过调整电磁场电极20电流的波动频率，实现自动跟踪并锁定太阳能光伏组件的最大输出功率点。

功率优化装置26使太阳能光伏电池21不受入射阳光变化及负载阻抗变化的影响，通过主开关PWM脉冲宽度调整(调整储能电感伏秒积数来改变输入电容11与输出电容12的电压比)动态匹配太阳能光伏电池21与负载的阻抗，使太阳能光伏电池21始终以最大的电流与电压乘积向负载输出能量。

7、基于电容充放电的软开关电路拓扑图：所述功率优化装置26包括主开关1、主开关续流二极管9、辅助开关2、辅助电容3、辅助变压器4、辅助电源6。所述辅助开关2与辅助电容3串联，辅助电容3与辅助变压器4原边串联，主开关1与串联的辅助开关2和辅助变压器4原边并联；辅助电源6正极连接辅助电容3和辅助开关2，辅助电源6负极连接辅助电容3和辅助变压器4原边；主开关续流二极管9与主开关1并联。

主开关续流二极管9可以用主开关1内部寄生的二极管替代。

辅助电容3放电的能量，通过辅助变压器副边7给电源端充电，或给负载端充电，或给其他负载充电。

辅助电源6给辅助电容3充电。辅助开关2导通，辅助电容3放电的电流回路为：电容正极→辅助开关2→主开关1及与其并联的主开关续流二极管9→辅助变压器4原边→电容负极。

主开关1导通与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1导通→辅助开关2滞后断开。主开关1断开与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1断开→辅助开关2滞后断开。

8、基于电容充放电的软开关电路拓扑图：所述功率优化装置26包括主开关1、主开关续流二极管9、辅助开关2、辅助电容3、辅助变压器4、辅助电源6。所述辅助开关2与辅助变压器4原边串联，辅助变压器4原边与辅助电容3串联，主开关1与串联的辅助开关2和辅助电容3并联；辅助电源6正极连接辅助电容3和辅助变压器4原边，辅助电源6负极连接辅助电容3和主开关1；主开关续流二极管9与主开关1并联。

主开关续流二极管9可以用主开关1内部寄生的二极管替代。

辅助电容3放电的能量，通过辅助变压器副边7给电源端充电，或给负载端充电，或给其他负载充电。

辅助电源6给辅助电容3充电。辅助开关2导通，辅助电容3放电的电流回路为：电容正极→辅助变压器4原边→辅助开关2→主开关1及与其并联的主开关续流二极管9→电容负极。

主开关1导通与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1导通→辅助开关2滞后断开。主开关1断开与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1断开→辅助开关2滞后断开。

9、无外部辅助电源6及基于电容充放电的软开关电路拓扑图：所述功率优化装置26包括主开关1、主开关续流二极管9、辅助开关2、辅助电容3、辅助变压器4、辅助变压器副边整流器8。所述辅助开关2与辅助电容3串联，辅助电容3与辅助变压器4原边串联，主开关1与串联的辅助开关2和辅助变压器4原边并联；辅助变压器副边7通过辅助变压器副边整流器8与辅助电容3连接；主开关续流二极管9与主开关1并联。

主开关续流二极管9可以用主开关1内部寄生的二极管替代。

辅助电容3放电的能量，通过辅助变压器副边7反馈回来给辅助电容3充电；辅助变压器4工作在反激模式；系统电源10通过限流电感5给辅助电容3补充损耗的能量。

辅助电源6给辅助电容3充电。辅助开关2导通，辅助电容3放电的电流回路为：电容正极→辅助开关2→主开关1及与其并联的主开关续流二极管9→辅助变压器4原边→电容负极。

主开关1导通与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1导通→辅助开关2滞后断开。主开关1断开与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1断开→辅助开关2滞后断开。

10、无外部辅助电源6及基于电容充放电的软开关电路拓扑图：所述功率优化装置26包括主开关1、主开关续流二极管9、辅助开关2、辅助电容3、辅助变压器4、辅助变压器副边整流器8。所述辅助开关2与辅助变压器4原边串联，辅助变压器4原边与辅助电容3串联，主开关1与串联的辅助开关2和辅助电容3并联；辅助变压器副边7通过辅助变压器副边整流器8与辅助电容3连接；主开关续流二极管9与主开关1并联。

主开关续流二极管9可以用主开关1内部寄生的二极管替代。

辅助电容3放电的能量，通过辅助变压器副边7反馈回来给辅助电容3充电；辅助变压器4工作在反激模式；系统电源10通过限流电感5给辅助电容3补充损耗的能量。

辅助电源6给辅助电容3充电。辅助开关2导通，辅助电容3放电的电流回路为：电容正极→辅助变压器4原边→辅助开关2→主开关1及与其并联的主开关续流二极管9→电容负极。

主开关1导通与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1导通→辅助开关2滞后断开。主开关1断开与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1断开→辅助开关2滞后断开。

11、隔离式辅助变压器4及基于电容充放电的软开关电路拓扑图: 所述功率优化装置26包括主开关1、主开关续流二极管9、辅助开关2、辅助电容3、辅助变压器4、辅助电源6、限流电感5。所述辅助开关2与辅助电容3串联，辅助电容3与辅助变压器4原边串联，主开关1与串联的辅助开关2和辅助变压器4原边并联；辅助电源6正极通过限流电感5连接辅助电容3和辅助开关2，辅助电源6负极连接辅助电容3和辅助变压器4原边；主开关续流二极管9与主开关1并联。

主开关续流二极管9可以用主开关1内部寄生的二极管替代。

辅助电容3放电的能量，通过辅助变压器副边7给电源端充电，或给负载端充电，或给其他负载充电。

辅助电源6给辅助电容3充电。辅助开关2导通，辅助电容3放电的电流回路为：电容正极→辅助开关2→主开关1及与其并联的主开关续流二极管9→辅助变压器4原边→电容负极。

主开关1导通与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1导通→辅助开关2滞后断开。主开关1断开与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1断开→辅助开关2滞后断开。

12、隔离式辅助变压器4及基于电容充放电的软开关电路拓扑图: 所述功率优化装置26包括主开关1、主开关续流二极管9、辅助开关2、辅助电容3、辅助变压器4、辅助电源6、限流电感5。所述辅助开关2与辅助电容3串联，辅助电容3与辅助变压器4串联，主开关1与串联的辅助开关2和辅助变压器4并联；辅助电源6正极通过限流电感5连接辅助电容3和辅助开关2，辅助电源6负极连接辅助电容3和辅助变压器4；主开关续流二极管9与主开关1并联。

主开关续流二极管9可以用主开关1内部寄生的二极管替代。

辅助电容3放电的能量，通过自耦式辅助变压器4给电源端充电，或给负载端充电，或给其他负载充电。

辅助电源6给辅助电容3充电。辅助开关2导通，辅助电容3放电的电流回路为：电容正极→辅助开关2→主开关1及与其并联的主开关续流二极管9→辅助变压器4→电容负极。

主开关1导通与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1导通→辅助开关2滞后断开。主开关1断开与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1断开→辅助开关2滞后断开。

13、基于电容充放电的软开关BUCK变换器主电路: 包括主开关1、主开关续流二极管9、辅助开关2、辅助电容3、辅助变压器4、辅助变压器副边整流器8、输入电容11、输出电容12、PV正极14、PV负极15、电源输出端正极16、电源输出端负极17、储能电感、同步整流器18。所述主开关1发射极与辅助开关2发射极和PV负极15连接，主开关1集电极与储能电感和同步整流器18发射极及辅助变压器4原边连接；辅助开关2集电极与辅助电容3和限流电感5及辅助变压器副边整流器8连接，辅助电容3与辅助变压器4原边及辅助变压器副边7连接；辅助变压器副边7通过辅助变压器副边整流器8与辅助电容3连接；同步整流器18集电极与PV正极14和输出电容12连接；主开关续流二极管9与主开关1并联。

辅助电容3放电的能量，通过辅助变压器副边7反馈回来给辅助电容3充电；辅助变压器4工作在反激模式；PV正极14通过限流电感5给辅助电容3补充损耗的能量。

辅助电源6给辅助电容3充电。辅助开关2导通，辅助电容3放电的电流回路为：电容正极→辅助开关2→主开关1及与其并联的主开关续流二极管9→辅助变压器4原边→电容负极。

主开关1导通与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1导通→辅助开关2滞后断开。主开关1断开与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1断开→辅助开关2滞后断开。

辅助开关2超前导通的时间，等于或大于辅助开关2从截止到完全导通需要的时间。主开关1导通，辅助开关2从导通到断开需要的时间，等于或大于辅助开关2超前导通的时间加上主开关1从截止到完全导通需要的时间。主开关1断开，辅助开关2从导通到断开需要的时间，等于或大于辅助开关2超前导通的时间加上主开关1从导通到完全截止需要的时间。

辅助电容3完全放电周期等于或小于辅助开关2从导通到断开的时间，并等于或大于辅助开关2导通到主开关1完全导通或主开关1完全断开的时间。辅助电容3的放电周期由辅助电源6，限流电感5，辅助变压器4，辅助开关2，主开关1，电源和负载共同决定。

主开关1与同步整流器18的控制逻辑时序：同步整流器18超前断开→主开关1导通→主开关1断开→同步整流器18滞后导通→同步整流器18超前断开；主开关1停止工作时同步整流器18断开。同步整流器18导通滞后时间等于或大于主开关1器件从导通到完全关断的延迟时间；同步整流器18断开超前时间等于或大于同步整流器18从导通到完全断开后主开关1器件开始导通的时间。主开关1停止工作时同步整流器18断开。

同步整流器18并联的续流二极管（可以使用内部寄生二极管）为同步整流器18滞后导通和超前断开提供续流通路，同步整流器18工作在零电压开关模式。同步整流器18导通内阻很小，导通压降损耗远远低于续流二极管。

辅助电容3放电时，主开关1无正向电流和正向电压，反向近似零电压。当辅助电容3放电电流等于主开关1工作电流时，可实现主开关1同时出现零电压与零电流导通或关断。

辅助变压器4为断续脉冲工作模式，辅助开关2导通时的电流从零开始线性增加；辅助电容3完全放电周期小于辅助开关2的导通周期，辅助开关2断开时电容已经放电完毕；辅助开关2工作在零电流与零电压的开关模式。

主开关续流二极管9可以用主开关1内部寄生的二极管替代。

14、基于电容充放电的软开关BUCK-BOOST变换器主电路: 包括主开关1、主开关续流二极管9、辅助开关2、辅助电容3、辅助变压器4、辅助变压器副边整流器8、输入电容11、输出电容12、PV正极14、PV负极15、电源输出端正极16、电源输出端负极17、储能电感、同步整流器18、储能电感整流器19。所述主开关1发射极与辅助开关2发射极和PV负极15连接，主开关1集电极与储能电感和同步整流器18发射极及辅助变压器4原边连接；辅助开关2集电极与辅助电容3和限流电感5连接，辅助电容3与辅助变压器4原边及储能电感整流器19阳极连接；辅助变压器副边7通过辅助变压器副边整流器8与输出电容12连接；同步整流器18集电极与PV正极14和输出电容12连接；主开关续流二极管9与主开关1并联。

辅助电容3放电的能量，通过辅助变压器副边7给输出电容12充电。储能电感整流器19与储能电感辅助绕组连接，储能电感整流器19阴极通过限流电感5给辅助电容3充电。

辅助电源6给辅助电容3充电。辅助开关2导通，辅助电容3放电的电流回路为：电容正极→辅助开关2→主开关1及与其并联的主开关续流二极管9→辅助变压器4原边→电容负极。

主开关1导通与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1导通→辅助开关2滞后断开。主开关1断开与辅助开关2的信号控制逻辑时序:辅助开关2超前导通→主开关1断开→辅助开关2滞后断开。

辅助开关2超前导通的时间，等于或大于辅助开关2从截止到完全导通需要的时间。主开关1导通，辅助开关2从导通到断开需要的时间，等于或大于辅助开关2超前导通的时间加上主开关1从截止到完全导通需要的时间。主开关1断开，辅助开关2从导通到断开需要的时间，等于或大于辅助开关2超前导通的时间加上主开关1从导通到完全截止需要的时间。

辅助电容3完全放电周期等于或小于辅助开关2从导通到断开的时间，并等于或大于辅助开关2导通到主开关1完全导通或主开关1完全断开的时间。辅助电容3的放电周期由辅助电源6，限流电感5，辅助变压器4，辅助开关2，主开关1，电源和负载共同决定。

主开关1与同步整流器18的控制逻辑时序：同步整流器18超前断开→主开关1导通→主开关1断开→同步整流器18滞后导通→同步整流器18超前断开；主开关1停止工作时同步整流器18断开。同步整流器18导通滞后时间等于或大于主开关1器件从导通到完全关断的延迟时间；同步整流器18断开超前时间等于或大于同步整流器18从导通到完全断开后主开关1器件开始导通的时间。主开关1停止工作时同步整流器18断开。

同步整流器18并联的续流二极管（可以使用内部寄生二极管）为同步整流器18滞后导通和超前断开提供续流通路，同步整流器18工作在零电压开关模式。同步整流器18导通内阻很小，导通压降损耗远远低于续流二极管。

辅助电容3放电时，主开关1无正向电流和正向电压，反向近似零电压。当辅助电容3放电电流等于主开关1工作电流时，可实现主开关1同时出现零电压与零电流导通或关断。

辅助变压器4为断续脉冲工作模式，辅助开关2导通时的电流从零开始线性增加；辅助电容3完全放电周期小于辅助开关2的导通周期，辅助开关2断开时电容已经放电完毕；辅助开关2工作在零电流与零电压的开关模式。

主开关续流二极管9可以用主开关1内部寄生的二极管替代。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。