本发明主要涉及到光伏发电领域，确切的说，是涉及到在含有光伏电池的应用场合中在基于可实现降压及升压的前提下用于光伏组件的升降压型的电压转换器，能够根据实际情况决定对阵列中的光伏组件电压进行电压调制。
背景技术
在光伏发电领域除了逆变器之外最重要的环节之一就是电压转换，主要目的是将电池的电压从容易波动的原始值转换成期望的电压值，电压转换器就是起到直流到直流的电压转换的核心电路之一。这涉及到将电池的电压进行升压或者降压等，根据实际的需求来抬升或削减电池的原始的光转换电压，然后再将得到的直流期望电压逆变并网。光伏发电领域越来越受到发达国家和发展中国家的重视，因为几乎每个国家和地区都面临着资源环境日趋恶化的问题，尤其是经济欠发达的国家或地区急于基于发展经济的目的，更容易忽略工业化和高消耗能源带来的负面环境问题。在当前的光伏发电系统中，为了使发电系统安全可靠的运行，要能及时发现各种潜在的威胁：譬如阴影遮挡造成的热斑效应就是一种负面的威胁，它可能会让某些电池从电源转换成负载而引起电池板发热至起火烧毁，实时精确监控光伏电池的电压、电流、功率及温度和发电量等工作参数是光伏发电系统中很重要的一个环节。光伏电池的工作参数监控在实际的应用场合更多的是采用了电力线载波作为通讯手段，依靠电力载波很容易将光伏电池的参数作为通信数据传递到光伏电池提供光伏电压的电力线上，再从电力线上进行载波信号的解码即可撷取光伏电池的实时参数，载波是光伏业界实现数据发送接收的手段之一，标准无线通信技术也适用。
本申请的主要目标就在于：由于光伏电池的应用场合中是很多电池串联构成串组，串组的实际电压提供给逆变器进行逆变并网，在基于实现每一个光伏电池被升压或降压或两者兼有的前提下，将光伏电池的工作参数提取出来然后予以分析，及时发现存在潜在故障的光伏电池以便为执行对应的决策提供依据。再者，就是能够根据串级电压需求，选择升压或降压或兼有两者的电压调制方式来实现电池电压的合理取舍，同步还执行组件的最大功率点追踪从而最大化每一个光伏电池的发电效率。
技术实现要素：
在一个实施例中，本发明披露了一种用于光伏组件的升降压型电压转换器，提供串级电压的每一个串组均设置有相互串联的多个光伏组件，其中：每一个光伏组件均配置有一个用于执行最大功率点追踪的电压转换器并由电压转换器输出该光伏组件实施电压转换后的电压；并且：在电压转换器的输出电压和输入电压之间的差值超过预设值时，电压转换器工作在降压或者升压的工作状态；在电压转换器的输出电压和输入电压之间的差值不高于预设值时，电压转换器工作在升降压的工作状态。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器，升降压型电压转换器包括：耦合到光伏组件正负极以撷取输入电压的第一和第二输入端，提供输出电压的第一和第二输出端；其中降压转换电路的第一、第二开关串联在第一和第二输入端之间；升压转换电路的第三、第四开关串联在第一和第二输出端之间；第一和第二开关两者相连的第一互连节点与第三和第四开关两者相连的第二互连节点之间设置有电感。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器：用于驱动第一、第二开关的第一驱动器至少包括：分别产生第一、第二驱动信号的第一和第二输出级单元，第一和第二驱动信号分别用于驱动第一和第二开关；以及用于驱动第三、第四开关的第二驱动器至少包括：分别产生第三、第四驱动信号的第三和第四输出级单元，第三和第四驱动信号分别用于驱动第三和第四开关。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器：第一输出级单元的一对输出管串联在第一自举节点和第一互连节点之间，且第一电容连接在第一自举节点和第一互连节点之间；第四输出级单元的一对输出管串联在第二自举节点和第二互连节点之间，且第二电容连接在第二自举节点和第二互连节点之间；第一输入端和/或第一输出端通过二极管以单向的方式向第一和第二自举节点充电；以及第二和第三输出级单元各自的一对输出管串联在第一输入端和参考地电位之间或是串联在第一输出端和参考地电位之间。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器：在输入电压大于输出电压导致它们之间的差值超过预设值而迫使升降压型电压转换器工作于降压模式时：处理器控制第一和第二输出级单元产生的第一和第二驱动信号互为互补信号以便交替接通第一和第二开关从而驱使降压转换电路有效；以及在此阶段处理器控制第三输出级单元输出的第三驱动信号持续关断第三开关；和处理器控制第四输出级单元的一对输出管中的上管接通而下管截止，由第二电容的充电电压维持第四驱动信号持续接通第四开关。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器：在输入电压小于输出电压导致它们之间的差值超过预设值而迫使升降压型电压转换器工作于升压模式时：处理器控制第三和第四输出级单元产生的第三和第四驱动信号互为互补信号以便交替接通第三和第四开关从而驱使升压转换电路有效；在此阶段处理器控制第一输出级单元的一对输出管中的上管接通而下管截止，由第一电容的充电电压维持第一驱动信号持续接通第一开关；和处理器控制第二输出级单元输出的第二驱动信号持续关断第二开关。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器：在输入电压和输出电压之间的差值不高于预设值迫使升降压型电压转换器工作于升降压的混合模式时：处理器控制第三和第四输出级单元产生的第三和第四驱动信号互为互补信号以便交替接通第三和第四开关从而驱使升压转换电路有效；在此阶段处理器控制第一和第二输出级单元产生的第一和第二驱动信号互为互补信号以便交替接通第一和第二开关从而驱使降压转换电路有效。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器：每一个光伏组件均配置有用于驱动其配套的电压转换器的处理器；以及，每一个光伏组件配置的处理器同步还监测该光伏组件的工作参数，由每一个光伏组件配置的处理器将其工作参数传输到数据采集端以实现该光伏组件被监测。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器：串组中多个光伏组件串联的方式是它们各自对应的一系列电压转换器相互串联：其中由任意一个电压转换器接收与其唯一对应的一个光伏组件提供的原始电压、并由任意一个电压转换器输出与其唯一对应的光伏组件实施电压转换后的电压；或者由同一个电压转换器接收一组光伏组件并联后提供的原始电压、并由同一个电压转换器输出该一组光伏组件并联后实施电压转换后的电压。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器：串组中多个光伏组件串联的方式是它们对应的一系列功率优化电路相互串联：由同一个功率优化电路接收至少一组光伏组件提供的电源，该功率优化电路具有与所述至少一组光伏组件中光伏组件数量一致的多个电压转换器；其中与所述至少一组光伏组件对应的多个电压转换器中：每一个电压转换器均用于对所述至少一组光伏组件中的一个相应的电池组件单独执行电压转换；以及与所述至少一组光伏组件对应的多个电压转换器设置成并联连接，使它们各自输出的电压共同输出在与所述至少一组光伏组件对应的一个功率优化电路的输出电容上。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器：功率优化电路中的与所述至少一组光伏组件对应的多个电压转换器中：每个电压转换器的第一、第二输出端则分别耦合到与所述至少一组光伏组件对应的一个功率优化电路的输出电容的第一端和第二端。
上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器：由多级所述功率优化电路串联连接，任意前一级功率优化电路的输出电容的第二端耦合到相邻后一级功率优化电路的输出电容的第一端；从而在多级的所述功率优化电路串联连接时它们各自的输出电容相互串联，多级所述功率优化电路提供的总电压等于它们各自的输出电容上的电压的叠加值。
本申请公开的另一个实施例中，披露了一种基于上述的用于光伏组件的升降压型电压转换器的电压调制方法，其特征在于，电压转换器之中的降压转换电路的第一、第二开关串联在其第一和第二输入端之间，电压转换器之中的升压转换电路的第三、第四开关串联在其第一和第二输出端之间，且第一和第二开关两者相连的第一互连节点与第三和第四开关两者相连的第二互连节点之间设置有电感，以及每一个升降压型电压转换器还配置有一个控制降压转换电路和升压转换电路执行电压调制的处理器；
所述的电压调制方法包括：当输入电压大于输出电压导致它们之间的差值超过预设值，则处理器控制升降压型电压转换器工作于降压模式来执行最大功率点追踪；当输入电压小于输出电压导致它们之间的差值超过预设值，则处理器控制升降压型电压转换器工作于升压模式来执行最大功率点追踪；当输入电压和输出电压之间的差值不高于预设值，则处理器控制升降压型电压转换器工作于升降压的混合模式来执行最大功率点追踪；
其中：处理器利用第一驱动器驱动降压转换电路的第一、第二开关，第一驱动器包括在处理器的触发下分别产生第一、第二驱动信号的第一和第二输出级单元，第一和第二驱动信号分别用于驱动第一和第二开关；以及处理器利用第二驱动器驱动升压转换电路的第三、第四开关，第二驱动器包括在处理器的触发下分别产生第三、第四驱动信号的第三和第四输出级单元，第三和第四驱动信号分别用于驱动第三和第四开关。
上述的方法：第一输出级单元的一对输出管串联在第一自举节点和第一互连节点之间，且第一电容连接在第一自举节点和第一互连节点之间；第四输出级单元的一对输出管串联在第二自举节点和第二互连节点之间，且第二电容连接在第二自举节点和第二互连节点之间；第二和第三输出级单元各自的一对输出管串联在第一输入端和参考地电位之间或者是串联在第一输出端和参考地电位之间；其中，利用二极管以单向充电的方式从第一输入端和/或第一输出端向第一和第二自举节点充电。
上述的方法：在电压转换器工作于降压模式下所述的电压调制方法还包括：处理器控制第一和第二输出级单元输出互为互补信号的第一和第二驱动信号从而在每个降压开关周期内交替接通第一和第二开关；以及处理器控制第三输出级单元输出的第三驱动信号持续关断第三开关；处理器控制第四输出级单元的一对输出管中的上管接通而下管截止，将第四驱动信号的电位钳制在第二电容的充电电压藉此由第四驱动信号持续接通第四开关。
上述的方法：在电压转换器工作于升压模式下所述的电压调制方法还包括：处理器控制第三和第四输出级单元输出互为互补信号的第三和第四驱动信号从而在每个升压开关周期内交替接通第三和第四开关；以及处理器控制第二输出级单元输出的第二驱动信号持续关断第二开关；处理器控制第一输出级单元的一对输出管中的上管接通而下管截止，将第一驱动信号的电位钳制在第一电容的充电电压藉此由第一驱动信号持续接通第一开关。
上述的方法：在电压转换器工作于升降压的模式下所述的电压调制方法还包括：处理器控制第三和第四输出级单元输出互为互补信号的第三和第四驱动信号从而在每个升压开关周期内交替接通第三和第四开关；以及，处理器控制第一和第二输出级单元输出互为互补信号的第一和第二驱动信号从而在每个降压开关周期内交替接通第一和第二开关。
本申请将光伏电池的工作参数提取出来然后送到集成有解码器的数据采集端，能够及时有效地发现存在潜在故障的光伏电池以便为执行对应的决策提供依据。而且，能够根据预期的串级电压的需求，选择电压转换器（亦是优化器）是升压或降压或兼有两者的电压调制方式来实现电池电压的合理转换，同步还执行光伏组件的最大功率点追踪从而能够实现最大化每一个光伏电池的输出功率。驱动电压转换器中各个开关的驱动器设计了具有较强驱动能力的输出级电路，避免传统驱动器的弱驱动能力导致的误操作。
附图说明
阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本发明的特征和优势将显而易见：
图1是在同一个电池组串中多个光伏组件相互串联连接起来的范例示意图。
图2是由一组光伏电池并联提供的原始电压给一组电压转换电路的示意图。
图3是由一组光伏电池并联提供电压至相同的一个功率优化电路的示意图。
图4是多级功率优化电路串联连时它们各自的输出电容相互串联的示意图。
图5是第一驱动器和第二驱动器分别驱动该降压和升压电路的范例示意图。
图6是在升降压型的电压转换电路中单纯降压转换电路工作的范例示意图。
图7是在升降压型的电压转换电路中单纯升压转换电路工作的范例示意图。
图8是在升降压的电压转换电路中升压和降压转换电路同时工作的示意图。
具体实施方式
下面将结合各实施例，对本发明的方案进行清楚完整的阐述，所描述的实施例仅是本发明用作叙述说明所用的实施例而非全部的实施例，基于该等实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的方案都属于本发明的保护范围。
在光伏发电领域，光伏组件或光伏电池pv是发电的核心部件之一，太阳能电池板在主流技术的方向分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳能电池等，大型的集中式光伏电站采用的电池组件的数量庞大，小型的分布式户用型小型电站采用的电池组件的数量相对较少。由于硅电池在本领域要求的使用年限一般高达二十多年的寿命，所以对电池板的长期性和持久性监测是必不可少的。很多内部和外部因素都会导致光伏组件的发电效率降低，如光伏组件自身之间的制造差异或安装差异或阴影遮挡或最大功率追踪适配等因素都会引起效率低下。以典型的阴影遮挡为例，如果部分光伏组件被云朵或建筑物或树影或污垢等类似情况遮挡后，这部分组件就会由电源变成负载而不再产生电能，光伏组件在发生热斑效应严重的地方局部温度可能较高，有的甚至超过150℃，导致组件局部区域烧毁或形成暗斑、焊点融化、封装材料老化、玻璃炸裂、腐蚀等永久性破坏，给光伏组件的长期安全性和可靠性造成极大地的隐患。光伏电站/系统亟待解决的问题就是：能够实时地观察每一块被安装的光伏电池板的工作状态，可以对电池的过温、过压、过流和输出端短接等异常情况进行预警，这对发生异常的电池采取类似于主动安全关断或其他的应急措施是十分有意义的。无论是集中式光伏电站还是分布式小型电站，基于针对光伏组件采集的工作参数数据对于判断和识别那些存在潜在问题的组件十分必要。
在光伏发电领域，光伏组件或称光伏电池需要先串联成电池串组，电池串组再并联向电力设备例如汇流箱或逆变器供电，涉及到组件或电池的安装，这需要绝对的安全。如果光伏组件发生过温或过压或过流等类似的异常情况，无疑我们需要主动去触发关断这些异常的光伏组件的动作，在异常的光伏组件退出异常状态而恢复到正常状态时我们又需要再次接入这些光伏组件，这同样需要绝对的安全。而且有些场合需要检测组件的发电量或者说是监测输出功率情况，这是判断组件质量的依据，例如如果组件的发电量降低很明显则很可能也是发生了发电异常事件，被鸟粪、灰尘、建筑物、树影、云朵等遮挡，这需要我们去清洁电池或改变安装方位等措施。本领域的技术人员知道，单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳能电池等都是属于特性容易发生衰减的材质，监控组件的衰减程度是必要的，这对于判断电池的质量极其重要。问题是：我们并不知道如何在庞大组件阵列中甄别那些组件是异常组件那些组件是正常组件，下文内容会解决该问题。很多时候我们在安装阶段就要直接判断出那些质量不佳的电池或组件，而绝不允许存在质量瑕疵的问题电池并组装/安装到光伏电池阵列中去，否则含有质量问题的电池进入光伏电池阵列就导致整个阵列发电效率低下，更恶劣的是某一块或某几块问题电池的异常电压值或电流值可能导致整个电池串组都一并被损坏，造成较大的损失。
参见图1，为了实现这些预定的目标，本申请后续涉及的集成有通信功能的功率优化电路/器，可以将光伏电池所有的工作参数都用电力载波反映到电力线上，它为光伏电站对电池执行故障报警、故障快速定位等提供了合适的解决方案，适用于不同规模的并网或离网型的光伏发电系统。尤其是在电池的安装阶段就能发现很多电池异常，来避免问题电池并安装到光伏电池阵列中去，在安装阶段提高电池安全等级是本申请的措施之一。载波发送模块csg和处理器200配合使用，处理器200利用图中未示意出的采集模块将光伏电池pv的电压、电流、功率、温度和发电量等一系列的指定工作参数进行采集，注意采集这些工作参数的采集模块属于现有技术，任何可采集电池这些工作参数的现有方案均适用于本申请，本申请不单独对现有的电流或电压及温度等采集模块单独阐释。在图1的实施例中，第一级电压转换电路bs1的第一输入端连到光伏电池pv1的正极和第一级电压转换电路bs1的第二输入端连到光伏电池pv1的负极，电压转换电路bs1在自己的第一节点/第一输出端n1和第二节点/第二输出端n2之间输出稳定电压，也即第一级电压转换电路bs1在第一输入端和第二输入端之间撷取光伏电池pv1通过光伏效应产生的光伏电压。在本申请介绍的可选的实施例中，载波发送模块csg的支路直接连接在第一节点n1和第二节点n2之间，但是在没有示意出的实施例中，如果其他类型的载波发送模块采用带有耦合变压器的载波发送电路，则其他类型的载波发送模块则无需连接在第一节点n1和第二节点n2之间，此时只要将其他类型的载波发送模块带有的耦合变压器的次级绕组连到串联连接线lan与电压转换电路bs1的第一输出端之间，或者是连到串联连接线lan与电压转换电路bs1的第二输出端之间即可，然后处理器200从耦合变压器的初级绕组输入载波脉冲，同样可以将载波输送到第一节点n1或第二节点n2处。可选的实施方式就是按照图1的方案直接将载波发送模块csg连接在第一节点n1和第二节点n2之间从而直接将载波信号同时注入在第一节点n1和第二节点n2处。以上是基于站在发送载波信号的角度来考虑，如果站在接收载波信号的角度来考虑，则在图1中那些连接到第一节点n1和/或第二节点n2的连接线lan上可以利用当前任意的属于已知技术的载波解码模块就能够实现对载波信号的解码/译码。在与光伏电池pv1配套的处理器200将光伏电池pv1的数据（如电池的各种工作参数数据）通过各种任意类型的载波发送模块传输到连接线lan上后，其他的电子设备利用解码器decoder就可以在连接线lan上对载波解码。作为感测和解码载波信号的一方，通常解码器decoder带有传感器模块和带通滤波器模块及带有类似于mcu/dsp等的处理单元等，电力线穿过传感器模块（如采用罗氏空心线圈传感器等）藉此由传感器模块来侦测传输线lan上的载波信号，为了精确的捕获真实的载波数据和屏蔽噪声，带通滤波器模块再对传感器模块感测到的载波信号进行进一步地滤波，滤除掉不在指定频率范围内的杂波，相反只有在指定频率范围内的那些载波信号carriersignal才可以表示预期的真实载波信号，处理单元接收真实载波信号和解码其载波数据。载波发送模块csg的作用在于向连接线lan上传播电力载波信号，载波信号可以按照当前指定的各种通信协议被转换成二进制码元进行数据信息的交互，解码器或数据采集端侦测到连接线lan上的电力载波再执行解码，就能获悉载波发送模块csg所发送在电力线上的载波信号所携带的数据或指令的含义。注意在本申请中处理器200将数据广播/传送出来所采用的载波形式仅仅是范例之一，业界的可选方案还可以选择无线模块wifi或gps或-红外-蓝牙（blue-tooth）等无线通信形式也能实现相同的功能。采集电池数据的数据采集端集成有解码器decoder。
参见图1，在实际应用中，很多数量的光伏电池或光伏组件pv串联连接来形成了一个电池组串，假定总共n级的光伏电池pv1、pv2……pvn串联，该n通常取大于1的自然数，电池组串的串级电压等于：第一级光伏电池pv1输出的电压v1加上第二级光伏电池pv2输出的电压v2再加上第三级光伏电池pv3输出的电压…直至累加到第n级的光伏电池pvn输出的电压vn，等于v1+v2+……vn。电池组串的串级电压才送到汇流箱或者逆变器等电力设备esy。总共n级的光伏电池pv1、pv2……pvn串联，其中某些光伏组件无故发电量变少，或电压变低或组件自身温度突然上升过高，等等，都属于发电异常事件，尤其是阴影遮挡造成的电池热斑效应就是一种负面的威胁，它可能会让某些电池从电源转换成负载而引起电池板发热至起火烧毁。那么我们需要根据电池组串中这些光伏电池pv1、pv2……pvn各自的工作参数（预设数据）的表象特征，从而至少能够判断出电池组串中每一个光伏组件是否发生发电异常事件。
参见图1，每一个电池串组具有串联的光伏电池pv1、pv2……pvn。在本申请的可选实施例中，每块光伏组件或称光伏电池pv各自均配置有执行升压或降压或升降压的电压转换电路bs，如一个电池串组中的第一个光伏组件pv1产生的光伏电压由第一个电压转换电路bs1进行dc/dc电压转换以执行电压升降，第二个光伏组件pv2产生的光伏电压由第二个电压转换电路bs2进行电压转换，……直至第n级的光伏组件pvn产生的光伏电压由第n级电压转换电路bsn进行电压转换以执行电压升降功能。其实与每块光伏电池pv对应的电压转换电路bs输出的电压才可以表征该光伏电池pv提供在光伏电池串组上的实际电压。假定任意一串的电池串组串接有第一级光伏组件pv1、第二级光伏组件pv2……至第n级的光伏组件pvn，第一级电压转换电路bs1用于将第一级光伏电池pv1的光伏电压源执行电压升降功能而进行电压转换并输出v1，…至第n级电压转换电路bsn将第n级的光伏电池pvn的光伏电压执行电压升降功能而进行电压转换并输出vn，可以获悉任意一串电池串组上提供总的串级电压等于：第一级电压转换电路bs1输出的电压v1加上第二级电压转换电路bs2输出的电压v2再加第三级电压转换电路bs3输出的电压v3…至累加到第n级的电压转换电路bsn输出的电压vn，串级电压的运算结果就等于v1+v2+……vn。电压转换电路bs或称电压转换器本质上是直流到直流的dc-dc转换器。上文介绍的处理器200除了采集组件的数据，还输出pwm信号用于驱动dc/dc转换器。图1第一级电压转换电路bs1、第二级电压转换电路bs2直至第n级的电压转换电路bsn等均通过串接线lan串联连接，传输串接线lan上由电压转换电路bs1-bsn各自输出的电压所叠加得到的串级电压被输送给类似于汇流箱或者逆变器等电力设备esy进行汇流再逆变等。
参见图1，光伏组件阵列是光伏发电系统从光能到电能转换的基础，图1中显示了光伏组件阵列中安装有基本的多个电池组串string，且每一个电池组串string由多个串联连接的光伏组件pv1、pv2……光伏组件pvn串接构成，在本申请中每块光伏组件或称光伏电池pv均配置有执行最大功率追踪mppt的优化电路，如第一个光伏组件pv_1产生的光伏电压由第一个电压转换电路bs1进行电压转换以执行功率优化，第二个光伏组件pv2产生的光伏电压由第二个电压转换电路bs2进行电压转换，依此类推，第n级的光伏组件pvn产生的电压从而由第n级的电压转换电路bsn进行电压转换以执行功率优化。其实与每块光伏电池pv对应的电压转换电路bs输出的电压才可以表征该光伏电池pv提供在光伏电池组串string的实际电压，假定任意一串的光伏电池组串string串接有第一级光伏组件pv1、第二级光伏组件pv1……直至第n级的光伏组件pvn，第一级电压转换电路bs1用于将第一级光伏电池pv1的光伏电压源执行最大功率追踪而进行电压转换并输出v1，依此类推，直至第n级电压转换电路bsn用于将第n级的光伏电池pvn的光伏电压源执行最大功率追踪而进行电压转换并输出vn，任意一串光伏电池组串string上总的串级电压为：第一级电压转换电路bs1输出的电压v1加上第二级电压转换电路bs2输出的电压v2然后再加上第三级电压转换电路bs_3输出的电压……直至累加到第n级的电压转换电路bsn输出的电压vn，串级电压等于v1+v2+……vn。电压转换电路bs通常可以采用升压型boost、降压型的buck或升降压型的buck-boost电路。须强调的是，现有技术中针对光伏电池的电压升降而采用的最大功率追踪的任何方案适用于本申请的电压转换电路，在业界，常见的最大功率追踪法有恒定电压法、电导增量法、扰动观察法等，基于它们属于现有技术，本申请不再单独对电压转换电路/转换器是如何执行最大功率追踪mppt的方案予以赘述。
参见图2，先以一组光伏组件pv_m和pv_n为例来阐释实现mppt的原理：光伏组件pv_m和pv_n分别向电压转换电路或电压转换器bs_k和bs_k-1提供电源，该电压转换电路用于对该光伏电池pv_m和pv_n执行最大功率追踪。光伏电池的转换效率主要受两方面的影响：第一是光伏电池的内部本质特性；第二是光伏电池的周边使用环境如阳光辐照强度、负载状况和温度条件等。在不同的外界条件下，光伏电池可运行在不同且唯一的最大功率点上。因此对于光伏电池的发电系统来说，应当寻求任何光照条件下光伏电池的实时最优工作状态以最大限度地将光能转化为电能。
参见图2，光伏组件pv_m利用电压转换电路bs_k产生期望的输出电压同时执行最大功率点追踪，电压转换电路bs_k的第一输入端ni1连到光伏组件pv_m的正极及电压转换电路bs_k的第二输入端ni2连接到光伏组件pv_m的负极。另外注意电压转换电路bs_k的第一输出端no1连接到电压转换电路bs_k自身唯一对应的一个输出电容co的第一端nd1，电压转换电路bs_k的第二输出端no2连到电压转换电路bs_k自身唯一对应的输出电容co的第二端nd2。电压转换电路bs_k将光伏组件pv_m提供的电压执行dc/dc的电压转换并亦即同步执行最大功率追踪演算，从而最终电压转换电路bs_k所输出的直流输出电压产生在电压转换电路bs_k的第一输出端no1和第二输出端no2之间，输出电压施加在电压转换电路bs_k的输出电容co的第一端nd1和第二端nd2之间，可认为输出电容co的第一端nd1和第二端nd2分别连到电压转换电路bs_k的第一输出端no1和第二输出端no2，亦即相当于输出电容co连接在图1的电压转换电路bs自身的第一输出端n1和第二输出端n2之间。电压转换电路bs_k中的降压转换电路buck的第一开关s1和第二开关s2串联在第一输入端ni1和第二输入端ni2之间，以及电压转换电路bs_k中的升压转换电路boost的第三开关s3和第二开关s4串联在第一输出端no1和第二输出端no2之间。buck电路中的第一开关s1和第二开关s2两者相连于第一互连节点nx1，以及boost电路中的第三开关s3和第四开关s4两者相连于第二互连节点nx2，则buck-boost电路中第一和第二开关s1-s2两者相连的第一互连节点nx1与第三和第四开关s3-s4两者相连的第二互连节点nx2之间设置有电感l，并且第二输出端no2和第二输入端ni2可以直接耦合到一起并设定它们的电位为一个参考电位ref例如参考地。通常与第一输出端no1和第二输出端no2之间设置的输出电容co所对应的是，设置于第一输入端ni1和第二输入端ni2之间的输入电容cin，上文提及的发送载波的载波发送模块csg可连接在电压转换电路bs_k的第一输出端no1和第二输出端no2之间。电压转换电路bs_k配置的处理器200的直接驱动能力一般较弱，无法直接驱动mosfet或igbt等开关，因此我们还进一步利用到了驱动能力更强的第一驱动器dr1和第二驱动器dr2，其中第一驱动器dr1用来驱动buck电路中的第一开关s1和第二开关s2，第二驱动器dr2用来驱动boost电路中的第三开关s3和第四开关s4。上文中k为大于1的自然数。
参见图2，光伏组件pv_n利用电压转换电路bs_k-1产生期望的输出电压同时执行最大功率点追踪，电压转换电路bs_k-1的第一输入端ni1连到光伏组件pv_n的正极及电压转换电路bs_k-1的第二输入端ni2连接到光伏组件pv_n的负极。注意电压转换电路bs_k-1的第一输出端no1连接到电压转换电路bs_k-1自身唯一对应的一个输出电容co的第一端nd1，以及电压转换电路bs_k-1的第二输出端no2连到电压转换电路bs_k-1自身唯一对应的输出电容co的第二端nd2。电压转换电路bs_k-1将光伏组件pv_n提供的电压执行dc/dc的电压转换并亦即同步执行最大功率追踪演算，从而最终电压转换电路bs_k-1所输出的直流输出电压产生在电压转换电路bs_k-1的第一输出端no1和第二输出端no2之间，也即输出电压施加在电压转换电路bs_k-1的输出电容co的第一端nd1和第二端nd2之间，我们可认为输出电容co的第一端nd1和第二端nd2分别连到电压转换电路bs_k-1的第一输出端no1和第二输出端no2，亦即相当于输出电容co连接在图1中的电压转换电路bs自身的第一输出端n1和第二输出端n2之间。藉此电压转换电路bs_k-1中的降压转换电路buck的第一开关s1和第二开关s2串联在第一输入端ni1和第二输入端ni2之间，以及电压转换电路bs_k-1中的升压转换电路boost的第三开关s3和第二开关s4串联在第一输出端no1和第二输出端no2之间。buck的第一开关s1和第二开关s2两者相连于第一互连节点nx1，以及boost中的第三开关s3和第四开关s4两者相连于第二互连节点nx2，buck-boost电路中第一和第二开关s1-s2两者相连的第一互连节点nx1与第三和第四开关s3-s4两者相连的第二互连节点nx2之间设置有电感l，并且第二输出端no2和第二输入端ni2可以直接耦合到一起并设定它们的电位为一个参考电位ref例如参考地。同样，在电压转换电路bs_k-1中通常与第一输出端no1和第二输出端no2之间设置的输出电容co所对应的是，设置于电压转换电路bs_k-1中的第一输入端ni1和第二输入端ni2之间的输入电容cin，上文提及的载波发送模块csg可连接在电压转换电路bs_k-1的第一输出端no1和第二输出端no2之间。电压转换电路bs_k-1和电压转换电路bs_k相邻而是串联连接的，例如前一级电压转换电路bs_k的输出电容co的第二端nd2连到后一级电压转换电路bs_k-1的输出电容co的第一端nd1。
参见图2，以电压转换电路bs_k配置的处理器200为例，处理器200为了间接的去驱动bs_k中的降压转换电路buck的第一开关s1和第二开关s2以及驱动电压转换电路bs_k中的升压转换电路boost的第三开关s3和第二开关s4，使用了驱动第一开关s1和第二开关s2的第一驱动器dr1，和使用了驱动第三开关s3和第二开关s4的第二驱动器dr2。第一驱动器dr1至少包括：产生第一驱动信号sig1的第一输出级单元inv1，处理器200输出给第一输出级单元inv1的触发信号由第一输出级单元inv1增强驱动能力后再去驱动第一开关s1；以及还具有产生第二驱动信号sig2的第二输出级单元inv2，并且处理器200输出给第二输出级单元inv2的触发信号由第二输出级单元inv2增强驱动能力后再去驱动第二开关s2，也即利用第一驱动信号sig1和第二驱动信号sig2分别驱动第一开关s1和第二开关s2。与此同时，第二驱动器dr2也至少是包括：产生第三驱动信号sig3的第三输出级单元inv3，处理器200输出给第三输出级单元inv3的触发信号由第三输出级单元inv3增强驱动能力后再去驱动第三开关s3；以及还具有产生第四驱动信号sig4的第四输出级单元inv4，并且处理器200输出给第四输出级单元inv4的触发信号先是由第四输出级单元inv4增强驱动能力后再去驱动第四开关s2，也即利用第三驱动信号sig3和第四驱动信号sig4分别驱动第三开关s3和第四开关s4。综上所述，上述用于驱动第一和第二开关s1-s2的第一驱动器dr1至少包括：分别产生第一和第二驱动信号sig1-sig2的第一和第二输出级单元inv1-inv2，这里第一和第二驱动信号sig1-sig2分别用于驱动第一和第二开关s1-s2；用于驱动第三和第四开关s3-s4的第二驱动器dr2至少包括：产生第三和第四驱动信号sig3-sig4的第三和第四输出级单元inv3-inv4，这里第三和第四驱动信号sig3-sig4分别用于驱动第三和第四开关s3-s4。
参见图2，在第一驱动器dr1中：第一输出级单元inv1具有上管q1和下管q2并且第一输出级单元inv1的上管q1和下管q2类似于图腾柱结构或反相器结构。先行结合下文介绍的图5会获知：上管q1和下管q2各自的栅极控制端作为接收处理器200产生的触发信号（例如pwm脉宽调制信号）的信号输入端，以及在上管q1的第一端口和下管q2的第二端口之间施加电位差，而且上管q1的第二端口和下管q2的第一端口互连处节点作为第一输出级单元inv1的输出端并产生第一驱动信号sig1。参见图5中的上管q1的第一端口连到第一自举节点nbs1，而下管q2的第二端口对应则连接到第一开关s1和第二开关s2两者间的第一互连节点nx1。所以第一输出级单元inv1的一对输出管q1和q2串联在第一自举节点nbs1和第一互连节点nx1之间，此外还设置有第一电容cb1连接在第一自举节点nbs1和第一互连节点nx1之间。图中还显示了电压转换电路bs_k的第一输入端ni1通过二极管d1连到第一自举节点nbs1，以及电压转换电路bs_k的第一输出端no1通过二极管d2连到第一自举节点nbs1，这里充电是单向的也即二极管d1的阳极耦合到第一输入端ni1，且二极管d2的阳极耦合到第一输出端no1，二极管d1和d2的阴极则耦合到第一自举节点nbs1。作为可选择的方案还可以在第一自举节点nbs1和第一输入端ni1之间串联d1和电阻r1，和/或在第一自举节点nbs1和第一输出端no1之间串联d2和电阻r2。所以第一输入端ni1和/或第一输出端no1通过二极管d1-d2以单向的方式向第一自举节点充电nbs1。此外还可以在第一自举节点nbs1和第一互连节点nx1之间连接一个稳压二极管，稳压二极管的阳极耦合到第一互连节点nx1而阴极耦合到第一自举节点nbs1。
参见图2，在第一驱动器dr1中：第二输出级单元inv2具有上管q3和下管q4并且第二输出级单元inv2的上管q3和下管q4类似于图腾柱结构或反相器结构。先行结合下文介绍的图5会获知：上管q3和下管q4各自的栅极控制端用作接收处理器200产生的触发信号（例如pwm脉宽调制信号）的信号输入端，以及在上管q3的第一端口和下管q4的第二端口之间施加电位差，而且上管q3的第二端口和下管q4的第一端口互连处节点作为第二输出级单元inv2的输出端并产生第二驱动信号sig2。参见图5中的上管q3的第一端口连到电压转换电路bs_k的第一输入端ni1，从第一输入端ni1接收光伏组件pv_m提供的输入电压vin，而与此同时下管q4的第二端口对应则连接到与光伏组件pv_m的负极等势的参考电位ref。所以第二输出级单元inv2的一对输出管q3和q4串联在第一输入端ni1和参考电位ref之间。注意图5中的上管q3的第一端口还可以连到电压转换电路bs_k的第一输出端no1，也即从第一输出端no1接收光伏组件pv_m提供的输出电压vout，而与此同时下管q4的第二端口对应则连接到与光伏组件pv_m的负极等势的参考电位ref。所以第二输出级单元inv2的一对输出管q3和q4也可以串联在第一输出端no1和参考电位ref之间。
参见图2，在第二驱动器dr2中：第三输出级单元inv3具有上管q5和下管q6并且第三输出级单元inv3的上管q5和下管q6类似于图腾柱结构或反相器结构。先行结合下文介绍的图5会获知：上管q5和下管q6各自的栅极控制端用作接收处理器200产生的触发信号（例如pwm脉宽调制信号）的信号输入端，以及在上管q5的第一端口和下管q6的第二端口之间施加电位差，而且上管q5的第二端口和下管q6的第一端口互连处节点作为第三输出级单元inv3的输出端并产生第三驱动信号sig3。参见图5中的上管q5的第一端口连到电压转换电路bs_k的第一输入端ni1，从第一输入端ni1接收光伏组件pv_m提供的输入电压vin，而与此同时下管q6的第二端口对应则连接到与光伏组件pv_m的负极等势的参考电位ref。所以第三输出级单元inv3的一对输出管q5和q6串联在第一输入端ni1和参考电位ref之间。注意图5中的上管q5的第一端口还可以连到电压转换电路bs_k的第一输出端no1，也即从第一输出端no1接收光伏组件pv_m提供的输出电压vout，而与此同时下管q6的第二端口对应则连接到与光伏组件pv_m的负极等势的参考电位ref。所以第三输出级单元inv3的一对输出管q5和q6也可以串联在第一输出端no1和参考电位ref之间。
参见图2，在第二驱动器dr2中：第四输出级单元inv4具有上管q7和下管q8并且第四输出级单元inv4的上管q7和下管q8类似于图腾柱结构或反相器结构。先行结合下文介绍的图5会获知：上管q7和下管q8各自的栅极控制端用作接收处理器200产生的触发信号（例如pwm脉宽调制信号）的信号输入端，以及在上管q7的第一端口和下管q8的第二端口之间施加电位差，而且上管q7的第二端口和下管q8的第一端口互连处节点作为第四输出级单元inv4的输出端并产生第四驱动信号sig4。参见图5中的上管q7的第一端口连到第二自举节点nbs2，而下管q8的第二端口对应则连接到第三开关s3和第四开关s4两者间的第二互连节点nx2。所以第四输出级单元inv4的一对输出管q7和q8串联在第二自举节点nbs2和第二互连节点nx2之间，此外还设置有第二电容cb2连接在第二自举节点nbs2和第二互连节点nx2之间。图中还显示了电压转换电路bs_k的第一输入端ni1通过二极管d4连到第二自举节点nbs2，以及电压转换电路bs_k的第一输出端no1通过二极管d3连到第二自举节点nbs2，这里充电是单向的也即二极管d4的阳极耦合到第一输入端ni1，且二极管d3的阳极耦合到第一输出端no1，二极管d3和d4的阴极则耦合到第二自举节点nbs2。作为可选择的方案还可以在第二自举节点nbs2和第一输入端ni1之间串联d4和电阻r1，和/或在第二自举节点nbs2和第一输出端no1之间串联d3和电阻r2。所以第一输入端ni1和/或第一输出端no1通过二极管d4-d3以单向的方式向第二自举节点充电nbs2。此外还可以在第二自举节点nbs2和第二互连节点nx2之间连接一个稳压二极管，稳压二极管的阳极耦合到第二互连节点nx2而阴极耦合到第二自举节点nbs2。
除此之外，与图1的实施例不同，图1的实施例是每一个光伏组件pv均配置提供有对应的一个电压转换电路bs进行功率优化，可选的实施例并不是每一个光伏组件pv均配置提供有对应的一个电压转换电路bs进行功率优化，相反的取代方案是：在串联的电池组串string中是若干个光伏组件pv一起共同的由同一个电压转换电路bs进行功率优化：至少一组光伏组件以并联的方式向同一个电压转换电路提供电源，电压转换电路用于对所述至少一组光伏组件同步执行最大功率追踪。如在取代图1的某些实施例中：至少一组光伏组件pv1和pv2以并联的方式向同一个电压转换电路bs1提供电源，该电压转换电路bs1用于对一组光伏组件pv1和pv2同步执行最大功率追踪，也即电压转换电路bs1的第一输入端ni1同时连到pv1和pv2各自的正极，电压转换电路bs1的第二输入端ni2同时连到pv1和pv2各自的负极。又例如在具体的实施例中：至少一组光伏组件pvm和pvn以并联的方式向同一个电压转换电路bsk提供电源，k是大于1的自然数，该电压转换电路bsk用于对所述至少一组光伏组件pvm和pvn同步执行最大功率追踪，电压转换电路bsk的第一输入端ni1同时连到pvm和pvn各自的正极，电压转换电路bsk的第二输入端ni2同时连到pvm和pvn各自的负极。这里一组光伏组件是利用了两个pv1和pv2及两个pvm和pvn为例，其实更多数量的光伏组件构成的至少一组光伏组件，这些更多数量的光伏组件也同样以并联的方式向同一个电压转换电路提供电源，电压转换电路用于对所述至少一组光伏组件同步执行最大功率追踪。
参见图1-2，由多级电压转换电路bs1、bs2、……bsn等串联连接，任意前一级电压转换电路bs_k的第二输出端no2通过传输线lan耦合到相邻后一级电压转换电路bs_k-1的第一输出端no1，或任意前一级电压转换电路bs_k的输出电容co的第二端nd2通过传输线lan对应耦合到相邻后一级电压转换电路bs_k-1的输出电容co的第一端nd1。依此类推，任意前一级电压转换电路bs_k+1的第二输出端no2通过传输线lan耦合到相邻后一级电压转换电路bs_k的第一输出端no1等等。最终，在多级电压转换电路bs1……bsn等串联连接时它们各自的输出电容co相互串联连接：也即电压转换电路bs1的输出电容co和bs2的输出电容co和bs3的输出电容co…和bsk的输出电容co等通过传输线lan串联连接，所以转换电路bs1、……bsn等提供的总的串级电压等于电压转换电路bs1、bs2、……bsn它们各自的输出电容co上的电压的叠加值：相当等于bs1的输出电容co两端的电压加上bs2的输出电容co两端的电压再加上bs3的输出电容co两端的电压……直至再加上bsn的输出电容co两端的电压等等。换句话说：连接线lan将电压转换电路bs1至bsn串联起来，连接线lan除了提供直流电压的叠加路径还提供载波的传播路径。
参见图3，至少一组光伏组件配置成向一个功率优化电路提供电源，该功率优化电路具有与所述至少一组光伏组件中光伏组件数量一致的多个电压转换电路；其中与所述至少一组光伏组件对应的多个电压转换电路中：每一个电压转换电路均用于对所述至少一组光伏组件中的一个相应的电池组件单独执行最大功率追踪；以及与所述至少一组光伏组件对应的多个电压转换电路设置成并联连接，使它们各自输出的电压共同输出在与所述至少一组光伏组件对应的功率优化电路的一个输出电容上。例如在具体的实施例中：至少一组光伏组件pv_1和pv_2配置成向一个功率优化电路poc提供电源，该功率优化电路poc具有与所述至少一组光伏组件pv_1和pv_2中光伏组件数量（例如两个）一致的多个电压转换电路bs_1和bs_2，这里的数量仅仅作为阐释不作为限制；其中与所述的至少一组光伏组件pv_1和pv_2对应的多个电压转换电路bs_1和bs_2中：每一个电压转换电路均用于对所述至少一组光伏组件中的一个相应的电池组件单独执行最大功率追踪，即第一个电压转换电路bs_1用于对一个相应的电池组件pv_1单独执行最大功率追踪，和第二个电压转换电路bs_2用于对一个相应的电池组件pv_2单独执行最大功率追踪；以及与所述至少一组光伏组件pv_1和pv_2对应的多个电压转换电路bs_1和bs_2设置成并联连接，使得bs_1和bs_2它们各自输出的电压共同输出在与所述至少一组光伏组件对应的功率优化电路的一个输出电容上，即相当于使得电压转换电路bs_1和bs_2输出的电压共同输出在与所述至少一组光伏组件pv_1和pv_2对应的功率优化电路poc的一个输出电容co上。电压转换电路bs_1和bs_2采用buck-boost。
参见图3，第二个光伏组件pv_2利用第二个电压变换电路bs_2来产生期望的电压输出。功率优化电路poc中的第二个电压转换电路bs_2的第一输入端ni1连接到光伏组件pv_2的正极，第二个电压转换电路bs_2的第二输入端ni2则连到相应与bs_2电路唯一对应的一个光伏组件pv_2的负极。第二个电压转换电路bs_2的第一输出端no1连接到功率优化电路poc唯一对应的输出电容co的第一端nd1，以及第二个电压转换电路bs_2的第二输出端no2连接到功率优化电路poc唯一对应的输出电容co的第二端nd2。参见图3，第一个光伏组件pv_1利用第一个电压变换电路bs_1来产生期望的电压输出。功率优化电路poc中的第一个电压转换电路bs_1的第一输入端ni1连接到光伏组件pv_1的正极，及第一个电压变换电路bs_1的第二输入端ni2则连接到相应的与bs_1电路唯一对应的一个光伏组件pv_1的负极。其中第一个电压转换电路bs_1的第一输出端no1连接到功率优化电路poc唯一对应的输出电容co的第一端nd1，第一个电压转换电路bs_1的第二输出端no2连接到功率优化电路poc唯一对应的输出电容co的第二端nd2。实际上第一端nd1和第二端nd2可视为含有bs_1和bs_2的功率优化电路poc的第一输出端和第二输出端，用于产生输出电压。执行最大功率追踪在业界主要是由处理器200驱动bs_1和bs_2各自的开关管s1-s4来实现，现有技术中常见的最大功率mppt追踪有恒定电压法、电导增量法及扰动观察法等。
参见图4，例如在具体的实施例中：至少一组光伏组件pv2和pv1配置成向一个功率优化电路poc提供电源，功率优化电路poc具有与至少一组光伏组件pv2和pv1中光伏组件数量（例如两个）一致的多个电压转换电路bs1和bs2，这里的数量仅仅作为阐释不作为限制；其中，与所述的至少一组光伏组件pv2和pv1对应的多个电压转换电路bs1和bs2中：每一个电压转换电路均用于对所述至少一组光伏组件中的一个相应的电池组件单独执行最大功率追踪，也即第一个电压转换电路bs1用于对一个相应的电池组件pv1单独执行最大功率追踪，和第二个电压转换电路bs2用于对一个相应的电池组件pv2单独执行最大功率追踪；以及与所述至少一组光伏组件pv2和pv1对应的多个电压转换电路bs1和bs2设置成并联连接，使得它们各自输出的电压共同输出在与所述至少一组光伏组件对应的功率优化电路的一个输出电容上，即电压转换电路bs1和bs2输出的电压共同输出在与所述至少一组光伏组件pv2和pv1所唯一对应的一个功率优化电路poc的一个输出电容co上。业界对组件pv2和pv1执行最大功率追踪在业界主要是由处理器200驱动bs1和bs2的开关管igbt或mosfet来实现的。例如在具体的实施例中：至少一组光伏组件pvn和pvm配置成向一个功率优化电路poc提供电源，功率优化电路poc具有与至少一组光伏组件pvn和pvm中光伏组件数量（如两个）一致的多个电压转换电路bs1和bs2，这里的数量仅仅作为阐释不作为限制；其中与所述的至少一组光伏组件pvn和pvm1对应的多个电压转换电路bs1和bs2中：每一个电压转换电路均用于对所述至少一组光伏组件中的一个相应的电池组件单独执行最大功率追踪，也即第一个电压转换电路bs1用于对一个相应的电池组件pvm单独执行最大功率追踪，和第二个电压转换电路bs2用于对一个相应的电池组件pvn单独执行最大功率追踪；以及与所述的至少一组光伏组件pvm和pvn对应的多个电压转换电路bs1和bs2设置成并联连接，使得它们各自输出的电压共同输出在与所述至少一组光伏组件对应的功率优化电路的一个输出电容上，即电压转换电路bs1和bs2输出的电压共同输出在与所述至少一组光伏组件pvn和pvm唯一对应的一个功率优化电路poc的一个输出电容co上。
参见图4，与一组光伏组件pv2和pv1对应的电压转换电路bs2和bs1中：每个电压转换电路的第一、第二输出端则分别耦合到与所述至少一组光伏组件对应的一个功率优化电路的输出电容的第一端和第二端，也即使得第一个电压转换电路bs1的第一和第二输出端no1和no2分别耦合到与该所述的至少一组光伏组件pv2和pv1对应的一个功率优化电路poc的输出电容co的第一端nd1和第二端nd2；以及使得第二个电压转换电路bs2的第一和第二输出端no1和no2分别耦合到与至少一组光伏组件pv2和pv1对应的一个功率优化电路poc具有的输出电容co的第一端nd1和第二端nd2。在另一个实施例中，与一组光伏组件pvn和pvm对应的电压转换电路bs2和bs1中：每个电压转换电路的第一、第二输出端则分别耦合到与所述至少一组光伏组件对应的一个功率优化电路的输出电容的第一端和第二端，也即使得第一个电压转换电路bs1的第一和第二输出端no1和no2分别耦合到与该所述的至少一组光伏组件pv2和pv1对应的一个功率优化电路poc的输出电容co的第一端nd1和第二端nd2；以及使得第二个电压转换电路bs2的第一和第二输出端no1和no2分别耦合到与一组光伏组件pv2和pv1对应的一个功率优化电路poc具有的输出电容co的第一端nd1和第二端nd2。最终由多级所述功率优化电路poc串联连接，任意前一级功率优化电路poc的输出电容co的第二端nd2耦合到相邻后一级功率优化电路poc的输出电容co的第一端nd1，从而通过串接线lan将多级所述功率优化电路poc各自的全部输出电容co全部串联连接起来。在多级的所述功率优化电路poc串联连接时它们各自的输出电容co相互串联连接，多级所述功率优化电路poc提供的总电压等于多级所述功率优化电路poc各自的输出电容co上的电压的叠加值。最终，在多级功率优化电路poc串联连接时它们各自的输出电容co相互串联连接：也即第一级poc的输出电容co和第二级poc的输出电容co和第三级poc的输出电容co……和第k级poc的输出电容co等通过传输线lan串联连接，多级优化电路poc提供的总电压等于第一级poc、第二级poc、……直至第k级poc它们各自的输出电容co上的电压的叠加值：相当等于第一级poc的输出电容co两端的电压加上第二级poc的输出电容co两端的电压再加上第三级poc的输出电容co两端的电压……至再加上该第k级poc的输出电容co两端的电压等等。换句话说：连接线lan将第一级至第k级的poc串联起来，注意连接线lan除了提供直流电压的叠加路径还提供载波的传播路径。采集和分析光伏电池参数的数据采集端（如汇流箱或逆变器等）通常具备解码器，解码器则是带有传感器模块和带通滤波器模块及处理单元等，数据采集端的数据还可以送到云端服务器或者是计算机或者是移动终端，譬如可以在手机的专用app上能很方便的分析光伏电池参数。
本申请披露了基于上述升降压型电压转换器的同步实现光伏电池电压调制和监测的方法，该方法除了电压调制外还包括：在各个光伏电池处于非最大功率点追踪的第一工作状态，或在各个光伏电池进入追踪最大功率点的第二工作状态，由每一个光伏电池配置的处理器将其工作参数传输给采集端视为诊断该光伏电池的依据，藉此实现该光伏电池在第一或第二工作状态下被监测。本申请在基于监测到的电池数据的基础上披露了诊断电池的方式，其中在第一工作状态条件下采集至少在一个预设时间周期t内的一个电池组串中各个光伏组件pv1…pvn的一种或多种不同类型的工作参数，将各个光伏组件pv1…pvn的指定类型的工作参数在预设时间周期t内的集合{f1、f2、f3…fn}与电池组串中每一个光伏组件个体在该预设时间周期内的指定类型的工作参数进行比较，基于比较结果至少判断出电池组串中每一个光伏组件是否发生发电异常事件。根据集合{f1、f2、f3…fn}所计算出指定类型的工作参数的一个高位诊断阈值dupper和一个低位诊断阈值dlower，并判断出电池组串中每一个光伏组件在该预设时间周期内监测到的该指定类型的工作参数是否超出高位和低位诊断阈值的范围，不在范围dlower-dupper内则予以警示，告知电池的诊断结果是异常。在其他的实施例中还例如：依据在预设时间周期t内电池组串中各个光伏组件的指定类型的工作参数的集合{f1、f2、f3…fn}计算出的数学均值m和数学均方差值s藉此确定高位和低位诊断阈值。高位诊断阈值dupper和低位诊断阈值dlower是关于上述数学均值m和数学均方差值s的函数。设高位诊断阈值dupper等于m＋k*s而低位诊断阈值dlower等于m－k*s，这里k是正数就能满足条件。
在一个可选实施例中：在第一工作状态下，采集至少在一个预设时间周期t内的一个电池组串中各个光伏组件pv1…pvn的一种或多种不同类型的工作参数，不同类型的工作参数典型的例如有电压、电流、温度、功率或说发电量等等需要监控的参数数据。预设时间周期t可以是一天内的某个连续的时间段也可以是一天内不同的几个时间段。例如光伏组件pv1在某一天上午的一个预设时间周期t-1的某种工作参数记作f1，组件pv2在某一天上午的一个预设时间周期t-1的某种工作参数记作f2，依此类推，……直至光伏组件pvn在某一天上午的一个预设时间周期t-1的某种工作参数记作fn，这个工作参数例如是电压，就得到了期望得到的数值集合，即电池组串中各个光伏组件pv1…pvn各自的指定类型的工作参数在预设时间周期t内的集合{f1、f2、f3…fn}，工作参数例如是电压值，先行假定光伏组件pv1在这一天上午的一个预设时间周期t-1的电压工作参数记作f1，光伏组件pv2在这一天上午的一个预设时间周期t-1的电压工作参数记作f2，依此类推，……光伏组件pvn假定在这一天上午的一个预设时间周期t-1的电压工作参数记作fn，然后我们在分析预设时间周期t-1内的集合{f1、f2、f3…fn}时候发现，某个组件的电压比较异常，其中的光伏组件pv3在这一天上午的预设时间周期t-1的电压工作参数记作f3突然比其他的所有的光伏组件的电压{f1、f2、f4…fn}都要表现得过大或者是过小，则认为光伏组件pv3在这一天上午的预设时间周期t-1的电压工作参数记作f3是由于某种因素引发的异常，可能光伏组件pv3被遮挡而电压变小，或光伏组件pv3由于品质问题导致自身的光电转换效益较低。光伏电池在“各个光伏电池相互串联连接成电池串组、但没有进入追踪最大功率点的工作状态”的第一工作状态（譬如各个光伏电池处于安装阶段）下，在安装阶段那些故障电池可以提前发现和筛选，可防止问题电池直接进入阵列并网发电导致灾难后果。
参见图6-8，图5中电压转换器bs_k的电压调制方式为：处理器200同步还监测输入电压vin和输出电压vo的值，第一种模式：当第一和第二输入端ni1-ni2接收的输入电压vin大于第一和第二输出端no1-no2产生的输出电压vo导致vin和vo它们之间的差值超过预设值v-threshold，则处理器200控制升降压型电压转换器bs_k工作于降压模式buck-mode来执行最大功率点追踪；第二种模式：当输入电压vin小于输出电压vo导致vin和vo它们之间的差值超过预设值v-threshold，则处理器200会控制升降压型电压转换器bs_k工作于升压模式boost-mode来执行最大功率点追踪；第三种模式：当输入电压vin和输出电压vo之间的差值不高于预设值v-threshold，处理器200则控制升降压型电压转换器工作于升降压buck-boostmode的混合模式mixedmode来执行最大功率点追踪。三种模式下，第一电容cb1和第二电容cb2各自的充电电压钳制为跟随输入电压vin和输出电压vo两者中较大的一者的变化而变化，即第一电容cb1和第二电容cb2两个电容的电压被充电到更接近输入电压vin和输出电压vo两者中较大的一者。毫无疑虑我们知道三种模式下输入电压vin和输出电压vo之间的差值是完全不同的：在buck模式下让第二电容cb2的充电电压比输出电压vo大，且vin和vo间的差值大于预设值v-threshold，buck模式下第四开关s4是持续接通的，此时该两个条件保障第二电容cb2的电势的驱动能力足够接通s4；与此同时，在boost模式下让第一电容cb1的充电电压比输入电压vin大，且vin和vo间的差值大于预设值v-threshold又因为boost模式下第一开关s1是持续接通的，则此时该两个条件钳制第一电容cb1的电势的驱动能力足够接通s1。在buck-boost模式下，输入电压vin和输出电压vo之间的差值不高于预设值v-threshold，第一电容cb1和第二电容cb2各自的充电电压钳制为跟随输入vin和输出vo两者中较大的一者的变化而变化，它们动态被充电到更接近输入电压vin和输出电压vo两者中较大的一者：此时由于四个开关s1-s4都不可以持续关断而是s1和s2交替接通以及s3和s4交替接通，及vin和vo之间的差值不高于预设值v-threshold，两个电容动态充电的电压程度相对vin和vo都不大，即两个电容在buck-boost模式下的动态充电的电压相对于buck模式或boost模式有所不同，两个电容的动态充电电压相对于输入电压vin和输出电压vo两者中较小的一者的差值是低于预设值v-threshold的：详细而言，第一电容cb1的动态充电电压与vin和vo两者中较小的一者（如vin或vo）的差值低于预设值v-threshold，第二电容cb2的动态充电电压与vin和vo两者中较小的一者（如vin或vo）的差值低于预设值v-threshold，所以在开关s1和s2交替接通时第一电容cb1的动态充电电压不会造成开关s1超时接通产生所谓的迟滞效应，以及开关s3和s4交替接通时第二电容cb2的动态充电电压不会造成开关s4超时接通产生所谓的迟滞效应，避免s1和s2交替接通以及s3和s4交替接通时定义的死区失效。再者，电压转换器bs_k在电压调制过程中实际上是在buck模式和boost模式和buck-boost模式之间切换，那么第一电容cb1和第二电容cb2各自的充电电压钳制方式也随着电压转换器bs_k的调制模式而发生瞬态的切换。在buck模式下第一电容cb1的充电电压也比输出电压vo大，其电势能高效的驱动s1，在boost模式下第二电容cb2的充电电压也比输入电压vin大，其电势能高效的驱动s4。
参见图6，第一种模式：在电压转换器bs_k工作于降压模式stepdown下的电压调制方法包括：处理器200控制第一驱动器dr1的第一输出级单元inv1输出第一驱动信号sig1耦合到第一开关s1的控制端，处理器200控制第一驱动器dr1的第二输出级单元inv2输出第二驱动信号sig2耦合到第二开关s2的控制端。第一和第二输出级单元输出互为互补信号的第一和第二驱动信号sig1-sig2从而在每个降压开关周期内交替接通第一和第二开关s1-s2，每个降压开关周期内第一开关s1接通的时间s1-on和第一开关s1关断的时间s1-off，每个降压开关周期内第二开关s2接通的时间s2-on和第二开关s2关断的时间s2-off，期间第一开关s1的接通和第二开关的s2接通之间设有都关断的死区时间d-time避免两个开关s1-s2直接同时接通，这是buck部分。以及处理器200控制第二驱动器dr2的第三输出级单元inv3输出的第三驱动信号sig3持续关断第三开关s3，例如处理器200传输给第三输出级单元inv3的触发信号直接关断上管q5而接通下管q6，则第三开关s3采用nmos时其控制栅为低电平而关断。但是处理器200控制第二驱动器dr2的第四输出级单元inv4的一对输出管中的上管q7接通而下管q8截止，假如第四开关s4采用nmos，则上管q7接通将第四驱动信号sig4的电位钳制在第二电容cb2的充电电压（cb1-cb2充电电压几乎等于输入电压vin），也即第二电容cb2的充电电压通过上管q7直接加载在第四开关s4的栅极控制端和源极端之间，藉此由第四驱动信号sig4的电位足以持续接通第四开关s4，此阶段强制boost失去升压功能。图6中电感l的电流变化情况如曲线il所示，输出给负载的输出电流则如较平稳的曲线iout所示。值得注意第一驱动器dr1的第一输出级单元inv1和第二输出级单元inv2以及第二驱动器dr2的第三输出级单元inv3和第四输出级单元inv4它们各自的上管和下管不允许同时接通，上下文中任何输出级单元的上管接通则处理器同步触发下管关断，反之如果上管关断则下管应该接通。
参见图7，第二种模式：在电压转换器bs_k工作于升压模式stepup下的电压调制方法包括：此时处理器200控制第二驱动器dr2的第三输出级单元inv3输出第三驱动信号sig3耦合到第三开关s3的控制端，处理器200控制第二驱动器dr2的第四输出级单元inv4输出第四驱动信号sig4耦合到第四开关s4的控制端。处理器控制第三和第四输出级单元输出互为互补信号的第三和第四驱动信号sig3-sig4从而在每个升压开关周期内交替接通第三和第四开关s3-s4，图7中每个升压开关周期内第三开关s3接通的时间s3-on和第三开关s3关断的时间s3-off，每个升压开关周期内第四开关s4接通的时间s4-on和第四开关s4关断的时间s4-off，期间第三开关s3的接通和第四开关的s4接通之间设有都关断的死区时间d-time避免两个开关s3-s4直接同时接通，这是boost部分。以及处理器200控制第一驱动器dr2的第二输出级单元inv2输出的第二驱动信号sig2持续关断第二开关s2，例如处理器200传输给第二输出级单元inv2的触发信号直接关断上管q3而接通下管q4，则第二开关s2采用nmos时其控制栅为低电平而关断。但是处理器200控制第一驱动器dr2的第一输出级单元inv1的一对输出管中的上管q1接通而下管q2截止，假如第一开关s1采用nmos，则上管q1接通将第一驱动信号sig1的电位钳制在第一电容cb1的充电电压（cb1-cb2充电电压几乎等于输出电压vo），即第一电容cb1的充电电压通过上管q1直接加载在第一开关s1的栅极控制端和源极端之间，由第一驱动信号sig1的电位足以持续接通第一开关s1，则在此阶段我们强制buck失去降压的功能。图7中是在升压模式下的电感l的电流变化情况如曲线il所示，而输出给负载的输出电流则如较平稳的曲线iout所示。
参见图7，第三种模式：在电压转换器bs_k工作于升降压buck-boost的模式下所述的电压调制方法还包括：处理器200控制第一驱动器dr1的第一输出级单元inv1输出第一驱动信号sig1耦合到第一开关s1的控制端，处理器200控制第一驱动器dr1的第二输出级单元inv2输出第二驱动信号sig2耦合到第二开关s2的控制端。第一和第二输出级单元输出互为互补信号的第一和第二驱动信号sig1-sig2从而在每个降压开关周期内交替接通第一和第二开关s1-s2，图8中每个降压开关周期内第一开关s1接通的时间s1-on和第一开关s1关断的时间s1-off，和每个降压开关周期内第二开关s2接通的时间s2-on和第二开关s2关断的时间s2-off，期间第一开关s1的接通和第二开关的s2接通之间设有都关断的死区时间避免两个开关s1-s2直接同时接通，这也即所谓buck部分的工作模式。以及此时处理器200还会控制第二驱动器dr2的第三输出级单元inv3输出第三驱动信号sig3耦合到第三开关s3的控制端，和处理器200控制第二驱动器dr2的第四输出级单元inv4输出第四驱动信号sig4耦合到第四开关s4的控制端。处理器200控制第三和第四输出级单元输出的互为互补信号的第三和第四驱动信号sig3-sig4从而在每个升压开关周期内交替接通第三和第四开关s3-s4，图8中每个升压开关周期第三开关s3接通的时间s3-on和第三开关s3关断的时间s3-off，每个升压开关周期第四开关s4接通的时间s4-on和第四开关s4关断的时间s4-off，期间第三开关s3的接通和第四开关的s4的接通之间设有两个开关都关断的死区时间避免两个开关s3-s4直接同时接通，这是boost部分的工作模式。为了简洁所示，第三种模式下以图8的一种可选方式为例：第一阶段phase1为升压模式，第二阶段phase2和第三阶段phase3为降压模式，第一阶段phase1电感l的电流增加且在第二阶段phase2几乎保持稳定，但在第三阶段phase3电感l的电流减少，横坐标t是时间。
以上通过说明和附图的内容，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。