相应功率变换器405内的控制回路将各太阳能电池板401的功率输出保持在电池板的最大功率点。在图4A所示示例中，所有电池板受到充足的阳光照射，并且每个太阳能电池板401提供200W的功率。因而，MPPT回路将汲取将全部200W从电池板传送到其相关变换器的电流和电压等级。即，MPPT控制的电流和电压构成变换器的输入电流Im和输入电压Vm。由在逆转器404设定的恒定电压控制输出电压，如下所述。输出电流1ut则为总功率(即200W)除以输出电压Vout。
[0071]如上所述，依据本发明的特点，由逆转器(在本例中，保持恒定)经由控制回路420控制逆转器404的输入电压。就本例而言，假定将输入电压保持为400V (用于转换为220VAC的理想值)。因为我们假定有十个串联功率变换器，每个提供200W，所以我们可以看到逆转器404的输入电流为2000W/400V = 5A。因而，流过各变换器401/1-401/10的电流必须为5A。这意味着在此理想示例中，每个变换器提供200W/5A = 40V的输出电压。现在，假定各电池板的MPPT (假定完美匹配的电池板)控制Vmpp = 32V。这意味着逆转器的输入电压为32V，并且输入电流为200W/32V = 6.25A。
[0072]我们现在转到另一个示例，在此例中仍旧将系统保持在理想模式(S卩，完美匹配的直流电源，并且将全部功率传送到逆转器)，但环境条件不理想。例如，一个直流电源过热、出现故障，或者如图4B的示例所示，第九个太阳能电池板401/9被挡光，因而只产生40W的功率。因为我们保持所有其他条件如同图4A的示例中一样，其他九个太阳能电池板401未被挡光，仍旧产生200W的功率。功率变换器405/9包括MPPT，以便将太阳能电池板501/9维持在最大功率点运行，此功率点现在因挡光而下降。
[0073]此串的总有效功率现在为9x200W+40W = 1840W。因为将逆转器的输入仍保持在400V，逆转器的输入电流现在为1840W/40V = 4.6A。这意味着此串中所有功率变换器405/1-405/10的输出必须为4.6A。因此，对于九个未被挡光的电池板，变换器将输出200W/4.6A = 43.5V。另一方面，附装到被挡光的电池板401/9的变换器405/9将输出40W/4.6A = 8.7V。检查计算，添加提供43.5V的九个变换器和提供8.7V的一个变换器，藉此即可得到逆转器的输入，即(9x43.5V) +8.7V = 400V。
[0074]如图4A所示，仍由MPPT控制九个未被挡光的电池板的输出，因此保持在32V和6.25A。另一方面，因为第九个电池板401/9被挡光，假定其MPPT降到28V。因而，第九个电池板的输出电流为40W/28V = 1.43A。如本例所示，所有电池板以最大功率点运行，与运行条件无关。如图4B的示例所示，即使一个直流电源的输出大幅度下降，系统固定逆转器的输入电压，并单独控制变换器的输入，以便以最大功率点从直流电源提取功率，藉此仍旧保持较高的功率输出。
[0075]正如所料，图4A和4B所示柘朴益处极大。例如，串联直流电源(例如太阳能电池板)的输出特性不必相配。因而，串联串可以使用不同制造商的电池板或安装在屋顶不同部分的电池板(即，在不同的空间方向上)。另外，如果并联几个串，各串不必匹配，相反各串可以有不同的电池板或不同数量的电池板。此拓扑还减轻了过热点问题，从而增大了可靠性。即如图4A所不，被挡光电池板401/9的输出为1.43A，而未被挡光的电池板的输出电流为6.25Ao当元件串联时，此电流差异会迫使大电流流过被挡光的电池板，可能造成此元件过热和故障。但是，在发明的拓扑中，单独设定输入电压，并且依据各时刻电池板的最大功率点单独设定从各电池板提取到其变换器的功率，因此各电池板的电流与从串联变换器提取的电流无关。
[0076]容易认识到:因为对每个电池板单独优化功率，所以在BIPV设施中，可以在不同平面和方向上安装电池板。因此，解决了在建筑集成设施中低功率应用问题，并且更多的设施现在有利可图。
[0077]所述系统还可轻松解决低光照条件下能量采集问题。甚至少量的光照就足以使变换器405运行，然后变换器开始将功率传送到逆转器。如果有少量功率，将会有低电流，但是电压高，足以使逆转器运行，并且的确采集到了功率。
[0078]在本发明的态样中，逆转器404包括控制回路420，以便在逆转器404的输入端保持最佳电压。在图4B的示例中，由控制回路420将逆转器404的输入电压保持在400V。变换器405实质上正将所有有效功率从太阳能电池板传送到逆转器404的输入端。因此，逆转器404的输入电流只取决于太阳能电池板提供的功率以及调节的设置，即逆转器输入端的恒定电压。
[0079]图1和图3A所示传统逆转器104需要有非常广泛的输入电压以适应变化的条件，例如，太阳能阵列的照度、温度和老化的变化。这与本发明的态样中设计的逆转器404相反。逆转器404不需要广泛的输入电压，因此设计更简单、更可靠。其中，有个事实是在逆转器输入端没有电压尖脉冲，因而逆转器的元件承受的电应力更低，可以持续更长的时间，藉此取得更高的可靠性。
[0080]当逆转器404属于电路的一部分时，将来自电池板的功率传送到可能连接到逆转器上的负载。为了使逆转器404在最佳输入电压下工作，由太阳能阵列产生但未被负载使用的多余功率将被散去。将多余功率出售给公用事业公司(如果可以选择此方案)，即可处理多余的功率。对于网外太阳能阵列，可以将多余的功率存储在电瓶中。另一个可选方案是将许多邻近房屋连接在一起组成微型网，并在房屋之间实现功率的负载平衡。如果未存储或出售太阳能阵列提供的多余功率，则可以提供其他机制散去多余的功率。
[0081]就图4A和4B说明的特点和益处至少部分源于使逆转器控制输入端提供的电压。相反，可以实现由逆转器控制输入端电流的设计。图4C所示为此类配置。图4C所示为本发明的一个实施例，在此例中，由逆转器控制输入电流。由相应功率变换器405内的控制回路将各太阳能电池板401的功率输出保持在电池板的最大功率点。在图4C所示示例中，所有电池板受到充足的日光照射，并且每个太阳能电池板401提供200W的功率。因而，MPPT回路将汲取将全部200W从电池板传送到其相关变换器的电流和电压等级。S卩，MPPT控制的电流和电压构成变换器的输入电流Im和输入电压Vm。由在逆转器404设定的恒定电流控制输出电压，如下所述。输出电压Vout则为总功率(即200W)除以输出电流lout。
[0082]如上所述，依据本发明的特点，由逆转器经由控制回路420控制逆转器404的输入电流。就本例而言，假定将输入电流保持为5A。因为我们假定有十个串联功率变换器，每个提供200W，所以我们可以看到逆转器404的输入电压为2000W/5A = 400V。因而，流过各变换器401/1-401/10的电流必须为5A。这意味着在此理想示例中，每个变换器提供200W/5A=40V的输出电压。现在，假定各电池板的MPPT(假定完美匹配的电池板)控制Vmpp =32V。这意味着逆转器的输入电压为32V，并且输入电流为200W/32V = 6.25A。
[0083]因而，使逆转器控制电流而不控制电压，即可得到类似优点。但是，与现有技术不同，电池板输出变化不会造成流向逆转器的电流的变化，这是因为由逆转器本身控制此项。因此，如果将逆转器设计为保持电流或电压恒定，则与电池板运行无关，逆转器的电流或电压将保持恒定。
[0084]图5所示为在本发明的其他态样中使用直流电源的配电采集系统。图5所示为并联在一起的多个串503。每个串为多个模块的串联，并且每个模块包括连接到变换器505上的直流电源501。直流电源可以为太阳能电池板。将串503的并联输出再次并联连接到并联调节器506和负载控制器504。与图4A和4B的实施例一样，负载控制器504可以为逆转器。并联调节器自动在端子间保持恒定电压。并联调节器506经配置散去多余的功率，以便将逆转器504的输入端的输入电压保持在调节水平，并防止逆转器输入电压增大。流过并联调节器506的电流补充逆转器504汲取的电流，以保证逆转器的输入电压保持在恒定水平，例如400V。
[0085]藉由固定逆转器输入电压，逆转器的输入电流随提取的有效功率变化。此电池分配在串联变换器的串503之间。当各变换器包括用于将变换器输入电压保持在相关直流电源的最大功率点的控制回路时，确定变换器的输出功率。变换器功率和变换器输出电流一起确定变换器输出电压。由变换器中的功率变换电路使用变换器输出电压逐步升高或降低变换器输入电压，以便从MPPT确定的输入电压得到变换器输出电压。
[0086]图6所示为本发明的态样中的示范DC/DC变换器605。DC/DC变换器通常用于将变化或恒定的直流电压输入逐步降低或升高到更高或更低的恒定电压输出，这取决于电路的要求。但是，在图6的实施例中，DC-DC变换器用作功率变换器，即将输入功率转换为输出功率，输入电压随MPPT变化，而输出电流由逆转器的恒定输入电压控制。即，输入电压和电流可在任何时候变化，并且输出电压和电流也可在任何时候变化，这取决于直流电源的运行条件。
[0087]将变换器605连接到相应直流电源601上，连接在输入端子614和616上。将直流电源601的变换的功率通过输出端子610、612输出到电路。变换器电路的其余部分位于输入端子614、616与输出端子610、612之间，包括输入和输出电容器620、640、回流预防二极管622、642和功率变换电路(包括控制器606和电感器608)。
[0088]输入616和614由电容器620隔开，电容器620作为对直流电压的开路端。输出610和612也由电容器640隔开，电容器640也作为直流输出电压的开路端。这些电容器为隔直或交流耦合电容器，当面临选择电容器所针对的频率的交流电时，这些电容器将短路。在输出610、612之间親合的电容器640也用作下述功率变换电路的一部分。
[0089]二极管642耦合在输出610和612之间，极性要使电流不能从输出612的正引线回流到变换器605。二极管622耦合在穿过对直流电短路的电感器608的正输出引线612和负输入引线614之间，负输入引线614的极性要防止电流从输出612回流到太阳能电池板 601。
[0090]直流电源601可以为太阳能电池板。因电池板601的太阳能电池中产生的电子空穴对，接线614和616之间存在电势差。变换器605连续监控电池板提供的电流和电压并使用最大