适用多种太阳能电池子串化学物质和配置的太阳能电池充电控制器的制作方法

适用多种太阳能电池子串化学物质和配置的太阳能电池充电控制器1.相关申请的交叉引用2.本技术要求2020年9月25日提交的题为“solarchargecontrolleradaptableformultiplesolarsubstringchemistriesandconfigurations”的美国临时申请第63/083,817号的权益，其通过引用以其整体并入本文。
技术领域：
：3.本发明总体上涉及太阳能发电系统领域，且更具体地，涉及一种新的有用的太阳能电池充电控制器，该太阳能电池充电控制器适用于在太阳能发电系统领域中的多种太阳能电池子串(solarsubstring)的化学物质和配置。4.附图简述5.图1是系统的示例实现的示意表示；6.图2是系统的示例实现的示意表示；7.图3是系统的示例实现的图形表示；以及8.图4是系统的示例实现的示意表示。具体实施方式9.本发明的实施例的以下描述并非旨在将本发明限制于这些实施例，而是使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本文描述的变型、配置、实现、示例实现和示例是可选的，并且不排除它们描述的变型、配置、实现、示例实现和示例。本文描述的本发明可以包括这些变型、配置、实现、示例实现和示例的任何组合和所有组合。10.1.系统11.如图1-图4所示，系统100被配置为与一组太阳能电池子串对接并平衡由该组太阳能电池子串输出的功率，这些太阳能电池子串在整个操作过程中会经历不均匀的照射，且因此会经历不均匀的功率输出。例如，系统100可以定义功率控制器210，该功率控制器被配置成与按以下布置的一组太阳能电池子串对接并平衡由该组太阳能电池子串输出的功率：该组太阳能电池子串被布置在倾斜的住宅屋顶的多个面(facet)上；该组太阳能电池子串被布置在被附近的树木或其他建筑物遮蔽的平屋顶上；该组太阳能电池子串被布置在交通工具顶(rooftop)上；或者该组太阳能电池子串以其他方式被布置在两个或更多个非平行表面上或跨过两个或更多个非平行表面和/或暴露于可变遮蔽。12.特别地，当串联连接的一组太阳能电池子串(例如，太阳能电池子串中的单独太阳能电池、太阳能电池组)不被均匀照射时，来自该组太阳能电池的总输出电流被限制为通过该组中输出最低的太阳能电池的电流。因此，代替实现旁路二极管以将来自较高输出的太阳能电池子串的电流路由到较低输出的太阳能电池子串，系统100可以包括：一组功率级对(powerlevelpairs)，每个功率级对连接到一个太阳能电池子串(例如，在半级升压配置中)或连接到两个太阳能电池子串(例如，在全级电压平衡配置中)；在每个功率级对内的一对开关和电容器；以及变压器130，该变压器对于每个功率级对包括一个绕组。当系统100中的控制器210使这些功率级对中的每个电荷泵内的晶体管对的状态交变时，变压器130内的绕组可以耦合以在每个功率级两端施加公共电压(等于该组中任何一个太阳能电池子串两端的最大电压)，从而将系统100和太阳能电池子串的总电压输出提升到太阳能电池子串的标称工作电压的倍数，即使这些太阳能电池子串中的一些或大多数被遮蔽或不一致地照射。除了平衡每个功率级两端的电压之外，绕组还将太阳能电池子串输出的能量存储在下功率级中，且然后将该存储的能量转换成从最后功率级到负载270的电流输出，从而将系统100的总电流输出(以及因此总功率输出)与该组中单个被照射最少的太阳能电池子串的电流吞吐量限制分离。13.因此，每个功率级对：包括串联布置的一对开关(例如晶体管)；串联布置的并与该对开关并联连接的一对电容器；以及插入在开关和电容器之间的变压器130的绕组，其与开关和电容器对协作以平衡该功率级对之内跨两个功率级的电压，绕组被配置为存储由连接到多个功率级对的太阳能电池子串输出的能量，并且被配置为根据组中所有太阳能电池子串输出的能量之和(例如，经由系统100中的最后一个功率级)将电流输出到负载270。更具体地，系统100包括连接在一组功率级两端的变压器130和控制器210，控制器210被配置为振荡在每个功率级内的晶体管的状态以产生：总电压输出，该总电压输出是连接到系统100的被照射最多的太阳能电池子串的标称工作电压的倍数；以及总输出功率，该总输出功率是每个连接的太阳能电池子串的各个输出功率的组合(例如，和(sum))，且不限于该组中单个被照射最少的太阳能电池子串的功率输出或电流吞吐量。14.此外，通过平衡来自一组太阳能电池子串的不匹配的输出电流，系统100可以使连接到每个功率级对的两种不同的太阳能电池化学物质——例如钙钛矿和硅——的太阳能电池子串对接，这两种不同的太阳能电池化学物质可以在相同的照射条件下表现出不同的输出电压(和不同的输出功率)。在这种配置中，控制器210可以改变功率级对中的晶体管被切换的占空比，以便在即使连接到系统100的仅一个太阳能电池子串和/或一种太阳能电池化学物质被照射或以其他方式输出功率的情况下，也将每种太阳能电池化学物质保持在其标称工作电压。15.在图1所示的示例性实现的一个变型中，系统100可以包括电感平衡器电路120。电感平衡器电路120可以包括耦合到第一太阳能电池子串111的第一功率级对122，该第一功率级对122包括：串联布置的第一对开关140；串联布置的并与第一对开关140并联连接的第一对电容器150；以及布置在第一对开关140和第一对电容器150之间的第一绕组132或电感器。电感平衡器电路120还可以包括耦合到第二太阳能电池子串112的第二功率级对124，该第二功率级对124包括：串联布置的第二对开关160；串联布置的并与第二对开关160并联连接的第二对电容器170；以及布置在第二对开关160和第二对电容器170之间的第二绕组134或电感器，第二对开关160和第二对电容器170分别连接到第一对开关140和第一对电容器150。系统100还可以包括控制器210，控制器210耦合到电感平衡器电路120并被配置为启动平衡循环(cycle)。在平衡循环期间，控制器210可以：以第一占空比振荡第一对开关140和第二对开关160的状态；平衡第一功率级对122和第二功率级对124之间的电压；并且生成总电压输出，该总电压输出是被照射最多的太阳能电池子串的标称工作电压的倍数。16.在图2所描绘的示例性实现的一个变型中，系统100可以包括：限定第一对太阳能电池板子串的第一太阳能电池子串111和第二太阳能电池子串112；以及限定第二对太阳能电池板子串的第三太阳能电池子串113和第四太阳能电池子串114。系统100还可以包括电感平衡器电路120。电感平衡器电路120可以包括耦合到第一对太阳能电池子串的第一功率级对122，该第一功率级对122包括：串联布置的第一对开关140；串联布置的并与第一对开关140并联连接的第一对电容器150；以及布置在第一对开关140和第一对电容器150之间的第一绕组132或电感器。电感平衡器电路120还可以包括耦合到第二对太阳能电池子串的第二功率级对124，该第二功率级对124包括：串联布置的第二对开关160；串联布置的并与第二对开关160并联连接的第二对电容器170；以及布置在第二对开关160和第二对电容器170之间的第二绕组134或电感器，第二对开关160和第二对电容器170分别连接到第一对开关140和第一对电容器150。系统100还可以包括控制器210，控制器210耦合到电感平衡器电路120并被配置为启动平衡循环。在平衡循环期间，控制器210可以：以第一占空比振荡第一对开关140和第二对开关160的状态；平衡第一功率级对122和第二功率级对124两端的电压；感应固定升压比；并且根据第一功率级对122、第二功率级对124中的每一个的比和第一占空比生成总电压输出。17.在图3-图4所描绘的示例性实现的一个变型中，系统100可以包括太阳能电池板110，太阳能电池板110包括一组太阳能电池子串并限定正面和背面。系统100还可以包括：布置在太阳能电池板110的背面上的壳体结构220；以及杆结构240，杆结构240从壳体的侧端向外延伸并耦合到太阳能电池板110。壳体结构220可以包括：电感平衡器电路120；以及耦合到电感平衡器电路120的控制器210；电感平衡器电路120和控制器210中的每一个都被封闭在壳体结构220内。18.2.应用19.在图2所描绘的升压比配置中，系统100仅以功率级对的子集连接到一组太阳能电池子串。每个功率级对和变压器130类似地协作以：平衡跨每个功率级(包括未填充的(unpopulated)功率级)的电压；根据填充的功率级与总功率级之比和晶体管占空比，感应固定升压比和一致的电压输出；累积由连接到功率级子集的太阳能电池子串输出的能量；并且将该能量转换成到负载270的电流输出，且该组中的被照射最少的太阳能电池子串不限制总电流输出。20.在图1所描绘的半级配置中，相同系统100中的每个功率级对连接到单个太阳能电池子串。在该配置中，每个功率级对和变压器130类似地协作以：将跨每个太阳能电池子串的电压驱动到公共工作电压，该公共工作电压等于连接到系统100的任何太阳能电池子串两端的最大电压；累积由连接到功率级子集的太阳能电池子串输出的能量；并且将该能量转换成到负载270的电流输出，且该组中的被照射最少的太阳能电池子串不限制总电流输出。在这种配置中，控制器210还可以改变功率级对中的晶体管被切换的占空比，以便将跨每个未填充的功率级的电压驱动到大于、小于、或等于跨太阳能电池子串的公共工作电压的受控电压，从而控制系统100的总输出电压，该总输出电压是每个填充的功率级和未填充的功率级两端的电压之和。21.因此，系统100可以定义配置成连接到多个太阳能电池子串的单一功率控制器210，该多个太阳能电池子串：最多达系统100中功率级的总数；具有单一太阳能电池化学物质或两种不同的太阳能电池化学物质；并且处于各种配置。在这些配置中，仅通过改变功率级对中的晶体管被切换的占空比，系统100就能够实现不同的固定升压比、跨不同太阳能电池化学物质的负载270平衡和/或直接最大功率点跟踪等。22.系统100在本文被描述为被配置成连接到一组外部太阳能电池子串的分立功率控制器210，每个外部太阳能电池子串包括具有一种太阳能电池化学物质并且并联或串联连接的一个或更多个太阳能电池。然而，系统100可替代地集成到一个太阳能电池板110中(例如，被安装在太阳能电池板110的刚性壳体内或连接到该刚性壳体)，并连接到被布置在太阳能电池板110内的一组太阳能电池和/或太阳能电池子串。23.3.太阳能电池子串功率输出变化24.通常，由于太阳照射、遮蔽和局部反射率(在下文简称“照射”)的变化，一组太阳能电池子串会随着时间的推移表现出不均匀的功率输出。在不同的地理位置和不同的太阳能电池子串安装取向，太阳能电池子串组的照射分布(illuminationprofile)也可以有很大的不同。例如，一组太阳能电池子串可以被安装在平屋顶上、跨越斜顶的多个不平行的面上、乘用交通工具的顶上或在开阔的场地中。因此，随着时间的推移，这些安装方式中的太阳能电池子串组可以暴露于显著不同的照射分布，并且每组中的太阳能电池子串可以被不同地照射和遮蔽，并且因此可以在任何给定时间输出显著不同的功率大小。25.因此，系统100可以包括功率电子器件，该功率电子器件被配置成调节这些太阳能电池子串的输出(这些太阳能电池子串的输出在某些日常时间段(dailytimewindings)(例如，中午)内可以几乎相同(例如，均为300瓦)而在一天中的其他时间(例如，下午早些时候)非常不同(例如，在50瓦和500瓦之间))以及将这些太阳能电池子串的输出合并成一个共同的更高电压、更高电流的输出。26.例如，对于包含被布置在倾斜屋顶的不同面上的多个太阳能电池子串的太阳能安装，从日出到半晌午(例如，上午5点到上午10点)，该太阳能安装中面朝东的太阳能电池子串可以接收主要照射，该太阳能安装中面朝南的太阳能电池子串可以接收一些照射，以及该太阳能安装中面朝西的太阳能电池子串可以接收最小照射(例如，来自反射的照射)。因此，在该示例中，如果这些太阳能电池子串不连接并独立运行，则：面朝东的太阳能电池子串可以在该上午时间段期间以1.12伏的平均工作电压生成平均为100瓦和峰值为200瓦的功率；面朝南的太阳能电池子串可以在该上午时间段期间以1.09伏的平均工作电压生成平均为50瓦以及峰值为200瓦的功率；以及，面朝西的太阳能电池子串可以在该上午时间段期间以1.0伏的平均工作电压生成平均为5瓦和峰值为20瓦的功率。如果这些太阳能电池子串在没有多绕组变压器130的情况下串联连接，则该组太阳能电池子串的总输出可以下降到在3.21伏下平均5安培和16瓦的输出功率。27.在前述示例中，从半晌午到下午三点左右(如，上午10点到下午3点)，面朝东的太阳能电池子串可以接收一些照射(例如，来自反射的照射和直接照射两者)，面朝南的太阳能电池子串可以接收主要照射，以及面朝西的太阳能电池子串可以接收一些照射。因此，如果这些太阳能电池子串不连接并独立运行，则面朝东的太阳能电池子串在中午时间段期间可以以1.15伏的平均工作电压生成平均为150瓦和峰值为300瓦的功率；面朝南的太阳能电池子串在该中午时间段期间可以以1.2伏的平均工作电压生成平均300瓦和峰值为350瓦的功率；以及面朝西的太阳能电池子串在该中午时间段期间可以以1.15伏的平均工作电压生成平均为150瓦和峰值为300瓦的功率。如果这些太阳能电池子串在没有多绕组变压器130的情况下串联连接，则该组太阳能电池子串的总输出可以下降到在3.5伏下平均130安培和456瓦的输出功率。28.此外，在该示例中，从下午3点左右到黄昏(例如，下午3点到晚上八点)，面朝东的太阳能电池子串可以接收最小的照射(例如，来自反射的照射)，面朝南的太阳能电池子串可以接收一些照射，以及面朝西的太阳能电池子串可以接收主要照射。因此，在该示例中：面朝东的太阳能电池子串在该晚上时间段期间可以以1.0伏的平均工作电压生成平均为5瓦和峰值为20瓦的功率；面朝南的太阳能电池子串在该晚上时间段期间可以以1.09伏的平均工作电压生成平均50瓦和峰值为200瓦的功率；以及面朝西的太阳能电池子串在该晚上时间段期间可以以1.12伏的平均工作电压生成平均为100瓦和峰值为200瓦的功率。如果这些太阳能电池子串在没有多绕组变压器130的情况下串联连接，则该组太阳能电池子串的总输出可以下降到在3.21伏下平均5安培和16瓦的输出功率。29.因此，面朝东、面朝南和面朝西的太阳能电池子串的有效工作电压和功率输出可以在一天内随时间推移显著变化，并且可以在太阳能电池子串之间显著不同(例如，在任何单个时刻，两个太阳能电池子串之间最多相差200瓦和0.2伏)。此外，在不均匀照射下，这些太阳能电池子串的输出功率和电流的差异会显著降低串联布置的该一组太阳能电池子串的总功率输出。30.因此，该组太阳能电池子串可以串联连接到系统100，例如系统100中的每个功率级对连接到该组中的一个太阳能电池子串，以便实现等于这些单独的太阳能电池子串的标称输出电压的倍数的总输出电压。然后，系统100中的控制器210(例如，包括栅极驱动器、时钟等)可以调制切换这些功率级对中的晶体管的占空比，以便将系统100的总输出电压与连接的负载270的目标输出电压相匹配。系统100还可以包括多绕组变压器130，该多绕组变压器130累积所有这些太阳能电池子串的能量输出并将该能量转换成来自系统100中最后功率级的电流输出，从而避免电流从一个太阳能电池子串传输到串联的下一个太阳能电池子串，否则这会限制通过的总电流，从而限制来自该组太阳能电池子串的总功率输出。31.因此，即使在部分遮蔽和不断变化的照射条件下，系统100也可以控制和保持来自该组太阳能电池子串的输出总电压，同时还实现这些太阳能电池子串的较大的总输出功率，从而使得太阳能电池安装能够在任何时刻对于这些太阳能电池子串上的给定量的入射光向负载270提供更大的功率。32.4.功率级对33.如图1所示，系统100包括一组功率级对，每个功率级对包括：第一(下)功率级；第二(上)功率级；一组晶体管和电容器；以及电感器的绕组，该电感器的绕组累积来自连接的太阳能电池子串的能量，耦合到其它功率级对中的绕组以平衡跨每个功率级对的电压，并且与功率级对中的该组晶体管和电容器对接以平衡跨第一功率级和第二功率级的电压。34.4.1第一功率级对35.在一个示例实现中，第一功率级对122包括：耦合到接地轨的第一结122a；经由第一电容器152(下文称为“奇数(odd)”或平滑电容器)耦合到第一结122a的第二结122b；第一晶体管142(例如，mosfet)，该第一晶体管142包括连接到接地轨的第一源极142a(或漏极)、第一漏极142b(或源极)和连接到控制器210的第一控制输出的第一栅极142c；以及第二晶体管144，该第二晶体管144包括连接到第一晶体管142的第一漏极142b的第二源极144a(或漏极)、连接到第二结122b的第二漏极144b(或源极)、以及连接到控制器210的第二控制输出(例如，包括栅极驱动器、时钟等)的第二栅极144c，第二控制输出与第一控制输出异相180°。此外，在该示例实现中：第一晶体管142的第一漏极142b和第二晶体管144的第二源极144a经由变压器130的第一绕组132连接到第一结122a；以及第二晶体管144的第二漏极144b经由第二电容器154(下文称为“偶数(even)”电容器)连接到第二结122b。36.具体地，在该示例实现中，第一晶体管142、第一电容器152以及第一结122a和第二结122b并联连接；第一晶体管142和第二晶体管144串联连接；以及第一电容器152和第二电容器154串联连接。37.在图2所示的示例实现的一个变型中，系统100可以包括接地电容器200。例如，第一功率级对122还可以包括耦合到第二结122b并连接到接地轨的第一接地电容器201。在示例实现的该变型中，第一晶体管142、第一电容器152、第一接地电容器201以及第一结122a和第二结122b并联连接；第一晶体管142和第二晶体管144串联连接；以及第一电容器152和第二电容器154串联连接。接地电容器可以结合到系统100中，以改善高频滤波。在另一变型中，系统100可以仅包括第一接地电容器201，而不包括第一电容器152和第二电容器154。38.因此，第一晶体管142和第二晶体管144在跨越接地轨和第二结122b的第一功率级和第二功率级之间交替连接。第一绕组132：由连接到第一结122a和第二结122b的太阳能电池子串和/或由变压器130中的其他绕组提供能量；在由控制器210控制的高电感驱动阶段(下文描述)期间，将第一结122a和第二结122b两端的电压驱动到连接到系统100的至少一个太阳能电池子串的标称工作电压；在由控制器210控制的低电感驱动阶段(下文描述)期间，将第二电容器154两端的电压驱动到连接到系统100的至少一个太阳能电池子串的标称工作电压；以及在变压器130的芯(core)中存储由连接到第一功率级和/或第二功率级的太阳能电池子串输出的且在平衡第一功率级和第二功率级两端的电压之后剩余的能量。39.4.2第二功率级对40.在前述示例实现中，第二功率级对124包括：耦合在第二电容器154和第二晶体管144的第二漏极144b之间的第三结124a；经由第三电容器172耦合到第三结124a的第四结124b；第三晶体管162(例如，mosfet)，该第三晶体管162包括连接到接地轨的第三源极162a(或漏极)、第三漏极162b(或源极)和连接到控制器210的第三控制输出的第三栅极162c；以及第四晶体管164，该第四晶体管164包括连接到第三晶体管162的第三漏极162b的第四源极164a(或漏极)、连接到第四结124b的第四漏极164b(或源极)、以及连接到控制器210的第四控制输出的第四栅极164c，该第四控制输出与第三控制输出异相180°。此外，在该示例实现中：第三晶体管162的第三漏极162b和第四晶体管164的第四源极164a经由变压器130的第二绕组134连接到第三结124a；以及第四晶体管164的第四漏极164b经由第四电容器174连接到第四结124b。41.具体地，在该示例实现中，第三晶体管162、第三电容器172以及第三结124a和第四结124b并联连接；第三晶体管162和第四晶体管164串联连接；以及第三电容器172和第四电容器174串联连接。42.在图2所示的该示例实现的一个变型中，第二功率级对124还可以包括：耦合到第三结124a并连接到接地轨的第二接地电容器202；以及耦合到第四结124b并连接到接地轨的第三接地电容器103。具体地，在示例实现的该变型中：第二晶体管144、第二电容器154、第二接地电容器202以及第二结122b和第三结124a并联连接；第三晶体管162、第三电容器172、第三接地电容器103以及第三结124a和第四结124b并联连接；第三晶体管162和第四晶体管164串联连接；以及第三电容器172和第四电容器174串联连接。第二接地电容器202可以被结合到系统100中以改进高频滤波。在示例实现的另一变型中，系统100可以仅包括第二接地电容器202和第三接地电容器103，而不包括第三电容器172和第四电容器174。43.因此，第一晶体管142和第二晶体管144在跨越接地轨和第二结122b的第一功率级和第二功率级之间交替连接。44.因此，第三晶体管162和第四晶体管164在跨越第三结124a和第四结124b的第三和第四功率级之间交替连接。第二绕组134：由连接到第三结124a和第四结124b的太阳能电池子串和/或由变压器130中的其他绕组提供能量；在由控制器210控制的高电感驱动阶段(下文描述)期间，将第三结124a和第四结124b两端的电压驱动到连接到系统100的至少一个太阳能电池子串的标称工作电压；在由控制器210控制的低电感驱动阶段(下文描述)期间，将第四电容器174两端的电压驱动到连接到系统100的至少一个太阳能电池子串的标称工作电压；以及在变压器130的芯中存储能量——由连接到第三功率级和/或第四功率级的太阳能电池子串输出的能量和在平衡第三功率级和第四功率级两端的电压之后剩余的能量。45.4.3附加功率级对46.系统100可以包括超出第一功率级对122和第二功率级对124之外的附加的、类似的功率级对。47.4.4最后的功率级对48.对于包括三个功率级对(即，六个功率级)的系统100的示例实现，第三(即，最后的)功率级对可以包括耦合到第五太阳能电池子串115和/或第六太阳能电池子串116的第三功率级对126。系统100还可以包括串联布置的第三对开关180和串联布置的第三对电容器190。此外，该系统还可以包括：耦合在第四电容器174和第四晶体管164的第四漏极164b之间的第五结126a；经由第五电容器192耦合到第五结126a的第六结126b；第五晶体管182(例如，mosfet)，该第五晶体管182包括连接到接地轨的第五源极182a(或漏极)、第五漏极182b(或源极)和连接到控制器210的第五控制输出的第五栅极182c；以及第六晶体管184，该第六晶体管184包括连接到第五晶体管182的第五漏极182b的第六源极184a(或漏极)、连接到第六结126b的第六漏极184b(或源极)、以及连接到控制器210的第六控制输出的第六栅极184c，该第六控制输出与第五控制输出异相180°。此外，在该示例实现中：第五晶体管182的第五漏极182b和第六晶体管184的第六源极184a经由变压器130的第三绕组136连接到第五结126a；以及第六晶体管184的第六漏极184b经由第六电容器194连接到第六结126b。49.具体地，在该示例实现中，第五晶体管182、第五电容器192以及第五结126a和第六结126b并联连接；第五晶体管182和第六晶体管184串联连接；以及第五电容器192和第六电容器194串联连接。50.在图2所示的该示例实现的一个变型中，第三功率级对126还可以包括：耦合到第五结126a并连接到接地轨的第四接地电容器204；以及耦合到第六结126b并连接到接地轨的第五接地电容器205。具体地，在示例实现的该变型中：第四晶体管164、第四电容器174、第四接地电容器204以及第四结124b和第五结126a并联连接；第五晶体管182、第五电容器192、第五接地电容器205以及第五结126a和第六结126b并联连接；第五晶体管182和第六晶体管184串联连接；以及第五电容器192和第六电容器194串联连接。第二接地电容器202可以被结合到系统100中以改进高频滤波。在该实现的该变型中，第三功率级对126还可以包括耦合在第六电容器194和第六晶体管184的第二漏极144b之间的第七结126c。此外，在示例实现的该变型中，第三功率级可以包括耦合到第七结126c并连接到接地轨的第六接地电容器206。具体地，在实现的该变型中，第六晶体管184、第六电容器194、第六接地电容器206以及第六结和第七结126c并联连接。51.因此，第五晶体管182和第六晶体管184与第六电容器194协作，以在跨越第五结126a和第六结126b的第五功率级和第六功率级之间交替连接。第三绕组136：由连接到第五结126a和第六结126b的太阳能电池子串和/或由变压器130中的其他绕组提供能量；在由控制器210控制的高电感驱动阶段(下文描述)期间，将第五结126a和第六结126b两端的电压驱动到连接到系统100的至少一个太阳能电池子串的标称工作电压；在由控制器210控制的低电感驱动阶段(下文描述)期间，将第六电容器194两端的电压驱动到连接到系统100的至少一个太阳能电池子串的标称工作电压；在变压器130的芯中存储能量——由连接到第五功率级和/或第六功率级的太阳能电池子串输出的能量并在平衡第五功率级和第六功率级两端的电压之后剩余的能量；以及在由控制器210控制的低电感驱动阶段期间，将存储在变压器130芯中的能量转换为输出到连接到功率轨(powerrail)的负载270的电流。52.5.功率级对耦合53.系统100还包括变压器130，该变压器130对于每个功率级对包含一个绕组。如下文所述，变压器130的功能是：将每个偶数功率级(即，第一功率级、第三功率级和第五功率级……)驱动到公共的“偶数”电压；以及将每个奇数功率级(即，第二功率级、第四功率级和第六功率级……)驱动到公共的“奇数”电压。(如下所述，控制器210可以改变切换每个功率级对中的晶体管的占空比，以便控制公共偶数电压和公共偶数奇数电压之间的比。)54.下面将系统100描述为包括三个功率级对，每个功率级对连接到三绕组变压器130内的一个绕组。然而，系统100可以包括任何其他数量的功率级对和包含任何其他数量的绕组的变压器。55.6.控制器和时钟56.控制器210向每个功率级对中的晶体管对输出振荡的第一控制信号和第二控制信号——例如异相180°的近似方波——以便切换这些晶体管的状态，从而振荡流过功率级对中的绕组的电流，驱动跨功率级对中的功率级两端的电压，以及驱动功率级对中的绕组以耦合到变压器130中的其他绕组。57.具体地，控制器210以被调谐到由每个功率级对中的绕组和电容器形成的lc电路的谐振频率的工作频率驱动晶体管的栅极。控制器210还以固定或可变占空比驱动晶体管的栅极，这控制每个功率级对中奇数功率级两端的电压与偶数功率级两端的电压之比，如下所述。58.7.半级平衡59.在图1所示的半级配置中，太阳能电池子串连接到每个偶数功率级(即，第二功率级、第四功率级、第六功率级……)；并且从每个奇数功率级(即，第一功率级、第三功率级、第五功率级……)中省略太阳能电池子串。60.7.1第一高电感驱动阶段61.通常，在这种配置中，控制器210在第一高电感驱动阶段期间将第一控制信号驱动到电压“hi”状态，以及将第二控制信号驱动到电压“lo”状态(在下文称为“高电感驱动阶段”)，从而将所有奇数晶体管设置为闭合(或“导通”)状态，并将所有偶数晶体管设置为断开(或“关断”)状态。如果连接到第一功率级的第一太阳能电池子串111被照射，则第一太阳能电池子串111在第一功率级对122的第一结122a和第二结122b两端产生标称工作电压(例如1.0v)。在该第一高电感驱动阶段期间，第一晶体管142将变压器130的第一绕组132的晶体管侧耦合到接地，这在变压器130的第一绕组132两端产生第一方向(或“第一极性”)上高达标称工作电压的电压变化，并且因此由第一太阳能电池子串111输出的电流在第一方向上流过变压器130的第一绕组132。62.通过第一绕组132的该ac信号还导致第一绕组132耦合到变压器130中的每个其他绕组，并在第一方向上将这些其他绕组驱动到相同的标称工作电压，从而增加(连接到系统100中的奇数功率级的)任何其他太阳能电池子串两端的电压，该任何其他太阳能电池子串当前被遮蔽或以其他方式输出比第一太阳能电池子串111更低的电压。63.7.2第一低电感驱动阶段64.然后，在第一低电感驱动阶段期间，控制器210将奇数晶体管设置为断开状态，以及将偶数晶体管设置为闭合状态。在先前高电感驱动阶段期间流过变压器130的第一绕组132的电流继续流过第一绕组132(即，由于第一绕组132的电感)并通过第二晶体管144。被照射的第一太阳能电池子串111继续输出电流，该电流在该低电感驱动阶段期间也流向第一绕组132以及流过第二晶体管144。该能量然后被存储在第二电容器154上，并在第二电容器154两端产生电压。65.特别地，如果控制器210以50％占空比在高电感驱动阶段和低电感驱动阶段之间切换(即，每个循环的50％处于高电感驱动阶段中以及每个循环的50％处于低电感驱动阶段中)，则从高电感驱动阶段到低电感驱动阶段的这种转变在第二电容器154两端产生电压，该电压接近或等于第一太阳能电池子串111两端的电压(即，第一功率级和第二功率级之间的电压比为1：1)——即，第一太阳能电池子串111的标称工作电压。(因此，接地轨和第三结124a之间的电压接近或等于第一太阳能电池子串111的工作电压的两倍。)66.可替代地，如果控制器210以75％占空比在高电感驱动阶段和低电感驱动阶段之间切换(即，每个循环的75％处于高电感驱动阶段中以及每个循环的25％处于低电感驱动阶段中)，从高电感驱动阶段到低电感驱动阶段的转变在第二电容器154两端产生电压，该电压等于第一太阳能电池子串111两端的电压的三倍(即，0.75:0.25)(即，第一功率级和第二功率级之间的电压比为1:3)——即，第一太阳能电池子串111的标称工作电压的三倍。(因此，接地轨和第三结124a之间的电压接近或等于第一太阳能电池子串111的工作电压的四倍。)67.另外可替代地，如果控制器210以40％占空比在高电感驱动阶段和低电感驱动阶段之间切换(即，每个循环的40％处于高电感驱动阶段中以及每个循环的60％处于低电感驱动阶段中)，从高电感驱动阶段到低电感驱动阶段的转变在第二电容器154两端产生电压，该电压等于第一太阳能电池子串111两端的电压的三分之二(即，0.40:0.60)(即，第一功率级和第二功率级之间的电压比为3：2)——即，第一太阳能电池子串111的标称工作电压的三分之二。(因此，接地轨和第三结124a之间的电压接近或等于第一太阳能电池子串111的工作电压的1.67倍。)68.此外，第二电容器154两端的该电压导致第一绕组132两端的电压在第二方向(或“第二极性”)上的变化(即反转)。因此，第一绕组132耦合到变压器130中的其他绕组，并驱动这些其他绕组到(或接近)第二电容器154两端的电压，从而在系统100中的每个其他偶数电容器两端且因此在每个其他偶数功率级两端感应出相似电压。69.第一太阳能电池子串111的照射以及第一晶体管142和第二晶体管144的状态的振荡因此以系统100的工作频率振荡第一绕组132或电感器的极性。因此，六个功率级对协作以将功率轨和接地轨之间的电压驱动到跨越六个太阳能电池子串和六个奇数电容器的电压之和，即：当系统100以50％占空比工作时，为标称工作电压的12倍；当系统100以75％占空比工作时，为标称工作电压的24倍；或者当系统100在25％占空比下工作时，为标称工作电压的10倍。70.此外，在第二电容器154两端的电压因此被驱动到第一太阳能电池子串111两端的电压的情况下，第一绕组132将在该低电感驱动阶段期间由第一太阳能电池子串111输出的剩余能量存储在变压器130的芯中。71.7.3下一高电感驱动阶段72.然后，在下一高电感驱动阶段期间，控制器210将所有奇数晶体管设置为闭合状态，并且将所有偶数晶体管设置为断开状态。在第一太阳能电池子串111保持被照射的情况下，第一太阳能电池子串111继续以标称工作电压工作。当第二电容器154现在被充电并保持在先前高电感驱动阶段期间感应的标称工作电压时，第一绕组132将在当前高电感驱动阶段期间由第一太阳能电池子串111输出的能量存储在变压器130的芯中。73.此外，如果第二太阳能电池子串112也被照射，则第二太阳能电池子串112输出类似于第一太阳能电池子串111的电压(即，标称工作电压)。第三晶体管162将变压器130的第二绕组134的晶体管侧耦合到第二电容器154和第三结124a，从而在变压器130的第二绕组134两端产生在第一方向上高达标称工作电压的电压变化。因此，由第二太阳能电池子串112输出的电流沿第一方向流过变压器130的第二绕组134。因为第一太阳能电池子串111和第二太阳能电池子串112被相似地照射并在相似的标称工作电压下工作，所以第一绕组132和第二绕组134两端的电压是相似的，并且在第一功率级对122和第二功率级对124之间经由变压器130交换最小的能量或没有交换能量。74.可替代地，如果第二太阳能电池子串112在当前高感应驱动阶段期间被遮蔽，则第二太阳能电池子串112输出很少功率或没有输出功率。在该高电感驱动阶段中，第三晶体管162将变压器130的第二绕组134耦合到第二太阳能电池子串112上。因为第一绕组132和第二绕组134耦合，所以变压器130将第二绕组134两端的电压——因此将第二太阳能电池子串112两端的电压——驱动到第一太阳能电池子串111的标称工作电压。75.7.4下一低电感驱动阶段76.在下一低电感驱动阶段期间，控制器210将所有奇数晶体管设置为断开状态，并且将所有偶数晶体管设置为闭合状态；在先前高电感驱动阶段期间流过变压器130的第二绕组134的电流继续流过第二绕组134(即，由于第一绕组132的电感)，并通过第四晶体管164，以将第四电容器174两端的电压驱动到第一太阳能电池子串111的标称输出电压。77.7.5多级操作78.因此，在该配置中，变压器130的绕组协作以：将奇数电容器驱动到太阳能电池子串的标称工作电压；将被照射的太阳能电池子串输出的能量储存在变压器130芯中；以及在高电感驱动阶段期间，将存储在变压器芯中的能量变换为经由第六功率级对输出到连接的负载270的电流。79.例如，如果六个太阳能电池子串被相似地照射，则每个太阳能电池子串输出相似大小的功率，例如，每个太阳能电池子串(假设在被照射时具有1.0伏的标称太阳能电池子串工作电压和1安培的标称太阳能电池子串输出电流)输出1瓦，六个太阳能电池子串被照射时总共输出6瓦。当系统100以50％占空比工作时，六个功率级对协作以跨越功率轨和接地轨产生大约12.0伏的电压。变压器130中的第六绕组将存储在变压器130芯中的能量转换成输出给负载270的0.5安培的平均电流，总功率输出约为6瓦。80.然而，在该示例中，如果六个太阳能电池子串中只有两个被相似地照射，而其余的被遮蔽，则每个被照射的太阳能电池子串产生1瓦的输出功率，这六个太阳能电池子串总共输出2瓦。当系统100以50％占空比工作时，六个功率级对协作以跨越功率轨和接地轨产生大约12.0伏的输出。变压器130中的第六绕组将存储在变压器130芯中的能量转换成输出给负载270的0.16安培的平均电流，总功率输出约为2瓦。81.类似地，在该示例中，如果六个太阳能电池子串中只有一个被照射，而其余的被遮蔽，则该单个被照射的太阳能电池子串产生1瓦的输出功率，这六个太阳能电池子串总共输出1瓦。当系统100以50％占空比工作时，六个功率级对协作以跨越功率和接地轨产生大约12.0伏的输出。变压器130中的第六绕组将存储在变压器130芯中的能量转换成输出给负载270的0.08安培的平均电流，总功率输出约为0.1瓦。82.7.6mppt83.在另一示例实现中，控制器210可以：实现最大功率点跟踪技术以监测负载270(例如电池)的电压和/或电流需求；以及然后调整占空比以便使电压和/或电流输出与负载270的需求相匹配。84.例如，如上所述，控制器210可以：增加占空比以增加系统100的总电压输出并减少到负载270的电流输出；以及减小占空比以减小系统100的总电压输出并增大到负载270的电流输出。85.在示例实现的一个变型中，系统100可以包括耦合到电感平衡器电路120的最大功率点跟踪传感器260以及连接到系统100的总输出电压的负载270。控制器210可以被配置成：访问负载270的电压负载阈值；访问负载270的第一电压读数；以及响应于电压读数超过电压阈值，将第一占空比减小至小于第一占空比的第二占空比。86.在示例实现的另一变型中，控制器210可以：实现最大功率点跟踪技术以监测第一功率级对122的第一电压输出和第二功率级对124的第二电压输出。控制器210可以被配置成：访问关于第一电压输出和第二电压输出的目标平衡电压阈值；访问第一功率级对122的第一电压输出；访问第二功率级对124的第二电压输出；以及响应于第一电压输出和第二电压输出落在目标平衡电压阈值内而终止平衡循环。类似地，控制器210还可以响应于第一电压输出和第二电压输出落在目标平衡阈值之外而启动平衡循环。87.8.温度跟踪88.在另一示例实现中，控制器210可以：实现温度跟踪技术以监测电感平衡器电路120和/或负载270(例如电池)的温度；以及然后调整占空比或终止平衡循环以匹配目标温度。89.在示例实现的一个变型中，系统100可以包括耦合到电感平衡器电路120和负载270的温度传感器250。控制器210可以被配置成：访问关于负载270的温度阈值；访问负载270的第一温度读数；以及响应于温度读数超过温度阈值，将第一占空比减小至小于第一占空比的第二占空比。90.在示例实现的另一变型中，控制器210可以定期监测第一功率级对122和第二功率级对124的温度读数，以防止电感平衡电路的过热和故障。控制器210可以被配置成：访问关于第一功率级对122和第二功率级对124的目标温度阈值；访问第一功率级对122的第一温度读数；访问第二功率级对124的第二温度读数；以及响应于第一电压输出和/或第二电压输出超过目标温度阈值而终止平衡循环。类似地，控制器210还可以响应于第一电压输出和/或第二电压输出落到低于目标温度阈值而启动平衡循环。91.9.全级平衡92.在图2所示的另一种配置中，一个具有普通太阳能电池化学物质的太阳能电池子串连接到每个功率级。93.9.1在一个功率级对内奇数太阳能电池子串被照射和偶数太阳能电池子串被遮蔽94.在第一高电感驱动阶段期间，控制器210将第一控制信号驱动到电压“hi”状态，并将第二控制信号驱动到电压“lo”状态，从而将所有奇数晶体管设置为闭合(或“导通”)状态，并且将所有偶数晶体管设置为断开(或“关断”)状态。在该配置中，如果连接到第一功率级的第一太阳能电池子串111被照射，则第一太阳能电池子串111在第一功率级对122的第一结122a和第二结122b两端产生标称工作电压(例如1.0v)。然而，如果连接到第一功率级对122中的第二功率级的第二太阳能电池子串112被遮蔽，则第二太阳能电池子串112在第二结122b和第三结124a之间产生较低的电压或没有产生电压。因此，在该第一高电感驱动阶段期间，第一晶体管142将变压器130的第一绕组132的晶体管侧耦合到接地，这在变压器130的第一绕组132上产生沿第一方向(或“第一极性”)高达标称工作电压的电压变化，且因此由第一太阳能电池子串111输出的电流沿第一方向流过变压器130的第一绕组132。95.通过第一绕组132的该ac信号还导致第一绕组132耦合到变压器130中的每个其他绕组，并在第一方向上将这些其他绕组驱动到相同的标称工作电压，从而增加当前被遮蔽或以其他方式输出比第一太阳能电池子串111更低的电压的(连接到系统100中的奇数功率级的)任何其他太阳能电池子串两端的电压。96.然后，在第一低电感驱动阶段期间，控制器210将奇数晶体管设置为断开状态，而将偶数晶体管设置为闭合状态。在先前高电感驱动阶段期间沿第一方向流过变压器130的第一绕组132的电流继续流过第一绕组132(即，由于第一绕组132的电感)并通过第二晶体管144。被照射的第一太阳能电池子串111继续输出电流，该电流在该低电感驱动阶段期间也流向第一绕组132并流过第二晶体管144。该能量然后被存储在第二电容器154上，并在第二太阳能电池子串112两端产生电压。97.在示例实现的一个变型中，在该低电感驱动阶段期间，被照射的第一太阳能电池子串111继续输出电流，该电流也流向第一绕组132并流过第二晶体管144。该能量然后被存储在第二电容器154和第二接地电容器202上，并在第二太阳能电池子串112两端产生电压。在该变型中，第二电容器154和第二接地电容器202处于并联配置。因此，第二电容器154和第二接地电容器202作为反映第二电容器154和第二接地电容器202的电容之和的单个电容器工作。98.具体地，控制器210以50％占空比在高电感驱动阶段和低电感驱动阶段之间切换(即，每个循环的50％处于高电感驱动阶段和每个循环的50％处于低电感驱动阶段)，这跨越第二电容器154和第二太阳能电池子串112产生接近或等于第一太阳能电池子串111两端的电压的电压，从而在该照射条件期间使具有相同太阳能电池化学物质的第一太阳能电池子串111和第二太阳能电池子串112两端的电压匹配。99.此外，第二电容器154两端的该电压导致第一绕组132两端的电压在第二方向(或“第二极性”)上的变化(即反转)。因此，第一绕组132耦合到变压器130中的其他绕组，并将这些其他绕组驱动到(或接近)第二电容器154两端的电压，从而在系统100中在每个其他偶数电容器两端并且因此在每个其他偶数功率级和连接到其上的太阳能电池子串两端感应相似的电压。100.9.2一个功率级对内奇数太阳能电池子串被遮蔽和偶数太阳能电池子串被照射101.反之，如果第一太阳能电池子串111被遮蔽并且第二太阳能电池子串112被照射，第二晶体管144将变压器130的第一绕组132的晶体管侧耦合到第二太阳能电池子串112，这在变压器130的第一绕组132两端在第二方向(或“第二极性”)上产生高达第二太阳能电池子串112的标称工作电压的电压变化，并且因此第二太阳能电池子串112输出的电流在低电感驱动阶段期间沿第二方向流过变压器130的第一绕组132。102.通过第一绕组132的该ac信号还导致第一绕组132耦合到变压器130中的每个其他绕组，并在第二方向上将这些其他绕组驱动到相同的标称工作电压，从而增加当前被遮蔽的或以其他方式输出比第二太阳能电池子串112更低的电压的(连接到系统100中的偶数功率级的)任何其他太阳能电池子串两端的电压。103.然后，在高电感驱动阶段期间，控制器210将奇数晶体管设置为闭合状态，且将偶数晶体管设置为断开状态。在先前低电感驱动阶段期间沿第二方向流过变压器130的第一绕组132的电流继续流过第一绕组132(即，由于第一绕组132的电感)，向第一电容器152提供能量，并将第一太阳能电池子串111两端的电压驱动到标称工作电压。104.在示例实现的一个变型中，在先前低电感驱动阶段期间沿第二方向流过变压器130的第一绕组132的电流继续流过第一绕组132(即，由于第一绕组132的电感)，向第一电容器152和第一接地电容器201提供能量，并将第一太阳能电池子串111两端的电压驱动到标称工作电压。在该变型中，第一电容器152和第一接地电容器201处于并联配置。因此，第一电容器152和第一接地电容器201作为反映第一电容器152和第一接地电容器201的电容之和的单个电容器工作。105.具体地，控制器210以50％占空比在高电感驱动阶段和低电感驱动阶段之间切换(即，每个循环的50％处于高电感驱动阶段和每个循环的50％处于低电感驱动阶段)，这在第一电容器152和第一太阳能电池子串111两端产生接近或等于第二太阳能电池子串112两端的电压的电压，从而在该照射条件期间使相同太阳能电池化学物质的第一太阳能电池子串111和第二太阳能电池子串112两端的电压匹配。106.9.3多级操作107.在这种配置中，如果六个太阳能电池子串被相似地照射，则每个太阳能电池子串输出相似大小的功率，例如，每个太阳能电池子串(假设在被照射时具有1.0伏的标称太阳能电池子串工作电压和1安培的标称太阳能电池子串输出电流)输出1瓦，六个太阳能电池子串被照射时总共输出6瓦。当系统100以50％占空比工作时，三个功率级对协作以跨越功率轨和接地轨产生大约6.0伏的电压。变压器130中的第三绕组136将存储在变压器130芯中的能量转换成输出给负载270的1.0安培的平均电流，总功率输出为约6.0瓦。108.然而，在该示例中，如果六个太阳能电池子串中只有两个被类似地照射，而其余的被遮蔽，则每个被照射的太阳能电池子串产生1瓦的输出功率，这六个太阳能电池子串总共输出2瓦。当系统100以50％占空比工作时，六个功率级对协作以跨越功率轨和接地轨产生大约6.0伏的输出。变压器130中的第三绕组136将存储在变压器130芯中的能量转换成输出给负载270的0.33安培的平均电流，总功率输出约为2瓦。109.10.多种太阳能化学物质110.在图3所示的又一配置中：在被照射时以第一标称工作电压(例如1.2伏)为特征的第一太阳能电池化学物质(例如，传统硅晶体)的第一组太阳能电池子串连接到系统100中的奇数功率级；以及以第二标称工作电压(例如0.8伏)为特征的第二太阳能电池化学物质(例如钙钛矿)的第二组太阳能电池子串连接到偶数功率级。111.在该配置中，控制器210可以以不相等的占空比驱动功率级对中的晶体管，以便当连接到系统100的至少一个太阳能电池子串被照射时，在奇数功率级(且因此第一组太阳能电池子串)两端实现第一标称工作电压，以及在偶数功率级(且因此第二组太阳能电池子串)两端实现第二标称工作电压。112.在一个示例中，第一组太阳能电池子串中的每个太阳能电池子串包括并联和/或串联布置的传统硅晶体太阳能电池，以在被照射时产生1.2伏的第一标称工作电压。在该示例中，第二组太阳能电池子串中的每个太阳能电池子串包括并联和/或串联布置的钙钛矿太阳能电池，以在被照射时产生0.8伏的第二标称工作电压。在该示例中，控制器210以40％占空比在高电感驱动阶段和低电感驱动阶段之间切换(即，每个循环的40％处于高电感驱动阶段和每个循环的60％处于低电感驱动阶段)。因此，从高电感驱动阶段到低电感驱动阶段的转变在偶数功率级两端产生电压，该电压等于奇数功率级两端的电压的三分之二(即，0.4:0.6)(即，第一功率级和第二功率级之间的电压比为3:2)。更具体地，在该示例中，通过以40％占空比振荡奇数和偶数晶体管的状态，如果该组中的至少一个太阳能电池子串被照射，系统100可以将每个包含常规硅晶体太阳能电池的奇数太阳能电池子串驱动到1.2伏，以及将每个包含钙钛矿太阳能电池的偶数太阳能电池子串驱动到0.8伏。113.此外，在该示例中，如果该组中的至少一个太阳能电池子串被照射，则系统100可以实现12.0伏的总输出电压。114.在另一示例中，第一组太阳能电池子串中的每个太阳能电池子串包含第一数量的具有特定太阳能电池化学物质并且并联和/或串联连接的太阳能电池以产生第一标称工作电压；以及第二组太阳能电池子串中的每个太阳能电池子串包含小于第一数量的第二数量的具有相同太阳能电池化学物质的太阳能电池，这些太阳能电池并联和/或串联连接以产生小于第一标称工作电压的第二标称工作电压。具体地，在该示例中，第一组太阳能电池子串可以包括更大的太阳能电池子串，以及第二组太阳能电池子串可以包括更小的太阳能电池子串。然而，系统100可以通过根据这两个不同组的太阳能电池子串的标称工作电压之间的差(例如，比)调整占空比，来平衡这两个不同组的太阳能电池子串的电压以及聚合这两个不同组的太阳能电池子串的功率输出。115.在又一示例实现中，第一太阳能电池子串111包括第一组太阳能电池。第一组太阳能电池可以包括可以第一标称工作电压工作的第一太阳能电池化学物质。附加地，第二太阳能电池子串112包括比第一组太阳能电池少的第二组太阳能电池。第二组太阳能电池可以包括化学性质不同于第一太阳能电池化学物质的第二太阳能电池化学物质，并且以第二标称工作电压工作。具体地，在该示例中，第一组太阳能电池和第二组太阳能电池各自包括不同的数量。附加地，第一太阳能电池化学物质和第二太阳能电池化学物质化学性质彼此不同。然而，系统100可以触发控制器210来驱动用于第一功率级对122的第一对开关140和用于第二功率级对124的第二对开关160，以根据这两组不同的太阳能电池子串的标称工作电压的比来调整占空比。116.本文描述的系统和方法可以至少部分地体现和/或实施为被配置成接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令可以由与应用、小程序、主机、服务器、网络、网站、通信服务、通信接口、用户计算机或移动设备的硬件/固件/软件元素、腕带、智能电话或它们的任何合适的组合集成的计算机可执行部件来执行。实施例的其他系统和方法可以至少部分地体现和/或实施为被配置成接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令可以通过与以上描述的类型的装置和网络集成的计算机可执行组件来执行。可以将计算机可读介质存储在任何合适的计算机可读介质上，诸如存储在ram、rom、闪存、eeprom、光学设备(cd或dvd)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何合适的设备上。计算机可执行部件可以是处理器，但是任何合适的专用硬件设备都可以(替代地或另外)执行指令。117.如本领域技术人员将从先前的详细描述以及从附图和权利要求书中认识到的，可以在不脱离如所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下，对本发明的实施例进行修改和改变。当前第1页12当前第1页12
技术特征：
1.一种系统，包括：第一太阳能电池板，其包括：第一太阳能电池子串；以及第二太阳能电池子串；以及电感平衡器电路，其包括：第一功率级对，所述第一功率级对耦合到所述第一太阳能电池子串，所述第一功率级对包括：串联布置的第一对开关；串联布置的且与所述第一对开关并联连接的第一对电容器；以及第一电感器，所述第一电感器被布置在所述第一对开关和所述第一对电容器之间；以及第二功率级对，所述第二功率级对耦合到所述第二太阳能电池子串，所述第二功率级对包括：串联布置的第二对开关；串联布置的且与所述第二对开关并联连接的第二对电容器；以及第二电感器，所述第二电感器被布置在所述第二对开关和所述第二对电容器之间，所述第二对开关和所述第二对电容器分别连接到所述第一对开关和所述第一对电容器；以及控制器，其耦合到所述电感平衡器电路并被配置成启动平衡循环，在所述平衡循环期间：以第一占空比振荡所述第一对开关和所述第二对开关的状态；平衡跨所述第一功率级对和所述第二功率级对的电压；以及生成总电压输出，所述总电压输出是被照射最多的太阳能电池子串的标称工作电压的倍数。2.根据权利要求1所述的系统：其中，所述第一功率级对还包括：耦合到接地轨的第一结；以及经由所述第一对电容器中的第一电容器耦合到所述第一结的第二结；以及其中，所述第一功率级对的所述第一对开关包括：第一晶体管，所述第一晶体管包括：连接到所述接地轨的第一源极；第一漏极；以及连接到所述控制器的第一控制输出的第一栅极；以及第二晶体管，所述第二晶体管包括：连接到所述第一晶体管的所述第一漏极的第二源极；连接到所述第二结的第二漏极；以及连接到所述控制器的第二控制输出的第二栅极，以及所述第二控制输出与所述第一控制输出异相180
°
。3.根据权利要求2所述的系统：其中，所述第一晶体管的所述第一漏极和所述第二晶体管的所述第二源极经由所述第
一功率级对的所述第一电感器连接到所述第一结；以及其中，所述第二晶体管的所述第二漏极经由所述第一对电容器中的第二电容器连接到所述第二结。4.根据权利要求3所述的系统：其中，所述第二功率级对还包括：第三结，所述第三结耦合在所述第二电容器和所述第二晶体管的所述第二漏极之间；以及第四结，所述第四结经由所述第二对电容器中的第三电容器耦合到所述第三结；以及其中，所述第二功率级对的所述第二对开关包括：第三晶体管，所述第三晶体管包括：连接到所述接地轨的第三源极；第三漏极；以及连接到所述控制器的第三控制输出的第三栅极；以及第四晶体管，所述第四晶体管包括：连接到所述第三晶体管的所述第三漏极的第四源极；连接到所述第四结的第四漏极；以及连接到所述控制器的第四控制输出的第四栅极，以及所述第四控制输出与所述第三控制输出异相180
°
。5.根据权利要求4所述的系统：其中，所述第三晶体管的所述第三漏极和所述第四晶体管的所述第四源极经由所述第二功率级对的所述第二电感器连接到所述第三结；其中，所述第四晶体管的所述第四漏极经由所述第二对电容器中的第四电容器连接到所述第四结；其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管交替地连接在跨越所述接地轨和所述第二结的所述第一功率级对中的第一功率级和第二功率级之间；以及其中，所述第三晶体管和所述第四晶体管交替地连接在跨越所述第二结和所述第四结的所述第二功率级对中的第三功率级和第四功率级之间。6.根据权利要求1所述的系统：还包括：第一变压器，所述第一变压器耦合到所述电感平衡器电路，所述第一变压器包括：第一绕组；以及第二绕组；其中，被布置在所述第一对开关和所述第一对电容器之间的所述第一电感器包括所述第一绕组；以及其中，被布置在所述第二对开关和所述第二对电容器之间的所述第二电感器包括所述第二绕组。7.根据权利要求1所述的系统：还包括：第三太阳能电池子串；以及
第四太阳能电池子串；其中，所述第一功率级对还包括：耦合到所述第一太阳能电池子串的第一功率级；以及耦合到所述第三太阳能电池子串的第二功率级；其中，所述第二功率级对还包括：耦合到所述第二太阳能电池子串的第三功率级；以及耦合到所述第四太阳能电池子串的第四功率级；以及其中，所述控制器还被配置成在所述平衡循环期间：感应固定升压比；以及根据所述第一功率级、所述第二功率级、所述第三功率级和所述第四功率级中的每一个的比以及所述第一对开关的第一占空比，生成电压输出。8.根据权利要求1所述的系统：其中，所述第一太阳能电池子串包括第一组太阳能电池，所述第一组太阳能电池包括第一太阳能电池化学物质，并且所述第一组太阳能电池能够在第一标称工作电压下工作；其中，所述第二太阳能电池子串包括比所述第一组太阳能电池少的第二组太阳能电池，所述第二组太阳能电池包括化学性质不同于所述第一太阳能电池化学物质的第二太阳能电池化学物质，并且所述第二组太阳能电池在第二标称工作电压下工作；以及其中，所述控制器还被配置成在所述平衡循环期间，以大于所述第一占空比的第二占空比驱动所述第一功率级对和所述第二功率级对中的每一个功率级对的第一对开关。9.根据权利要求2所述的系统：其中，所述第一功率级对还包括：第一功率级；以及第二功率级，所述第二功率级耦合到所述第一太阳能电池子串；以及其中，所述控制器还被配置成在第一时间启动第一高电感驱动阶段，并且在所述第一高电感驱动阶段期间：将被引导向所述第一控制输出的第一控制信号驱动到电压hi状态；将被引导向所述第二控制输出的第二控制信号驱动到电压lo状态；将所述第一晶体管设置为导通状态；以及将所述第二晶体管设置为关断状态。10.根据权利要求9所述的系统：其中，在所述第一高电感驱动阶段期间，所述控制器还被配置成：响应于所述第一太阳能电池子串的照射，在所述第一结和所述第二结两端感应所述第一太阳能电池子串的第一标称工作电压；以及将所述第一电感器的第一晶体管侧耦合到地，以：跨所述第一电感器生成在第一方向上的第一电压变化；以及将由所述第一太阳能电池子串在所述第一方向上输出的第一电流引导通过所述第一电感器。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器还被配置成在所述第一时间之后的第二时间启动第一低电感驱动阶段，并且在所述第一低电感驱动阶段期间：
将被引导向所述第一控制输出的第三控制信号驱动到电压lo状态；将被引导向所述第二控制输出的第四控制信号驱动到电压hi状态；将所述第一晶体管设置为关断状态；以及将所述第二晶体管设置为导通状态。12.根据权利要求11所述的系统：其中，所述第二晶体管的所述第二漏极经由所述第一对电容器中的第二电容器连接到所述第二结；以及其中，在所述第一低电感驱动阶段期间，所述控制器还被配置成：将从所述第一电感器输出的所述第一电流引导到所述第二晶体管；以及跨所述第二电容器生成第一电压。13.根据权利要求1所述的系统：还包括耦合到所述电感平衡器电路和所述控制器的温度传感器；以及其中，所述控制器还被配置成在所述平衡循环期间：访问第一温度阈值；从所述温度传感器访问第一温度；以及响应于所述第一温度超过所述第一温度阈值，终止所述平衡循环。14.根据权利要求1所述的系统：还包括耦合到所述电感平衡器电路的最大功率点跟踪(mppt)传感器、以及连接到所述总输出电压的负载；以及其中，所述控制器还被配置成在所述平衡循环期间：访问第一电压负载阈值；访问所述负载的第一电压读数；以及响应于所述第一电压读数超过所述第一电压阈值，将所述第一占空比减小至第二占空比。15.一种系统，包括：第一太阳能电池板，其包括：第一太阳能电池板子串和第二太阳能电池板子串，所述第一太阳能电池板子串和所述第二太阳能电池板子串限定第一对太阳能电池子串；以及第三太阳能电池板子串和第四太阳能电池板子串，所述第三太阳能电池板子串和所述第四太阳能电池板子串限定第二对太阳能电池板子串；以及电感平衡器电路，其包括：耦合到所述第一对太阳能电池子串的第一功率级对，所述第一功率级对包括：串联布置的第一对开关；串联布置的并与所述第一对开关并联连接的第一对电容器；以及第一电感器，所述第一电感器被布置在所述第一对开关和所述第一对电容器之间；耦合到所述第二对太阳能电池子串的第二功率级对，所述第二功率级对包括：串联布置的第二对开关；串联布置的并与所述第二对开关并联连接的第二对电容器；以及第二电感器，所述第二电感器被布置在所述第二对开关和所述第二对电容器之间，所
述第二对开关和所述第二对电容器分别连接到所述第一对开关和所述第一对电容器；以及控制器，其耦合到所述电感平衡器电路并被配置成启动平衡循环，在所述平衡循环期间：以第一占空比振荡所述第一对开关和所述第二对开关的状态；平衡跨所述第一功率级对和所述第二功率级对的电压；感应固定升压比；以及根据所述第一功率级对、所述第二功率级对中的每个功率级对的比和所述第一占空比，生成总电压输出。16.根据权利要求15所述的系统：其中，所述第一对太阳能电池子串包括第一组太阳能电池，所述第一组太阳能电池包括第一太阳能电池化学物质，并且能够在第一标称工作电压下工作；其中，所述第二对太阳能电池子串包括：第二数量的太阳能电池，所述第二数量的太阳能电池比第一数量的太阳能电池少；第二太阳能电池化学物质，所述第二太阳能电池化学在化学性质方面不同于所述第一太阳能电池化学物质；以及小于所述第一标称工作电压的第二标称工作电压；以及其中，所述控制器还被配置成在所述平衡循环期间，以大于所述第一占空比的第二占空比驱动所述第一功率级对和所述第二功率级对中的每一个功率级对的第一对开关。17.根据权利要求15所述的系统：其中，所述第一功率级对还包括：耦合到接地轨的第一结；以及经由所述第一对电容器中的第一电容器耦合到所述第一结的第二结；以及其中，所述第一功率级对的所述第一对开关包括：第一晶体管，所述第一晶体管包括：连接到所述接地轨的第一源极；第一漏极；以及连接到所述控制器的第一控制输出的第一栅极；以及第二晶体管，所述第二晶体管包括：连接到所述第一晶体管的所述第一漏极的第二源极；连接到所述第二结的第二漏极；以及连接到所述控制器的第二控制输出的第二栅极，以及所述第二控制输出与所述第一控制输出异相180
°
。18.根据权利要求17所述的系统：其中，所述第一功率级对还包括：耦合到所述第一太阳能电池子串的第一功率级；以及耦合到所述第二太阳能电池子串的第二功率级；以及其中，所述控制器还被配置成在第一时间启动第一高电感驱动阶段，并且在所述第一高电感驱动阶段期间：将所述第一晶体管设置为导通状态；
将所述第二晶体管设置为关断状态；响应于以下项跨所述第一结和所述第二结感应所述第一太阳能电池子串的第一标称工作电压：所述第一太阳能电池子串的第一照射；以及所述第二太阳能电池子串的第二照射，所述第二照射小于所述第一照射；以及将所述第一电感器的第一晶体管侧耦合到地，以：跨所述第一电感器生成在第一方向上的第一电压变化；以及将由所述第一太阳能电池子串沿所述第一方向输出的第一电流引导通过所述第一电感器。19.根据权利要求18所述的系统：其中，所述第二晶体管的所述第二漏极经由所述第一对电容器中的第二电容器连接到所述第二结；以及其中，所述控制器还被配置成在所述第一时间之后的第二时间启动第一低电感驱动阶段，并且在所述第一低电感驱动阶段期间：将所述第一晶体管设置为关断状态；将所述第二晶体管设置为导通状态；将从所述第一电感器输出的所述第一电流引导至所述第二晶体管；以及跨所述第二电容器生成第一电压。20.根据权利要求15所述的系统：还包括耦合到所述电感平衡器电路的最大功率点跟踪(mppt)传感器、以及连接到所述总输出电压的负载；以及其中，所述控制器还被配置成在所述平衡循环期间：访问第一电压负载阈值；访问所述负载的第一电压读数；响应于所述第一电压读数超过所述第一电压阈值，将所述第一占空比减小至第二占空比；以及响应于所述第一电压读数落到低于所述第一电压阈值，将所述第一占空比增加到第三占空比。21.一种系统，包括：第一太阳能电池板，所述第一太阳能电池板包括：第一太阳能电池板子串和第二太阳能电池板子串，所述第一太阳能电池板子串和第二太阳能电池板子串限定第一对太阳能电池子串；以及第三太阳能电池板子串和第四太阳能电池板子串，所述第三太阳能电池板子串和第四太阳能电池板子串限定第二对太阳能电池板子串；以及电感平衡器电路，所述电感平衡器电路包括：第一功率级对，所述第一功率级对耦合到所述第一对太阳能电池子串，所述第一功率级对包括：串联布置的第一对开关；第一电感器，所述第一电感器被布置在所述第一对开关之间；
第一接地电容器，所述第一接地电容器被布置在所述第一太阳能电池板子串和所述第二太阳能电池板子串之间，并且串联连接到所述第一电感器；以及第二功率级对，所述第二功率级对耦合到所述第二对太阳能电池子串，所述第二功率级对包括：串联布置的并与所述第一对开关串联连接的第二对开关；第二电感器，所述第二电感器被布置在所述第二对开关之间；以及第二接地电容器，所述第二接地电容器被布置在所述第三太阳能电池板子串和所述第四太阳能电池板子串之间，并与所述第一电感器串联连接；以及控制器，其耦合到所述电感平衡器电路并被配置成启动平衡循环，在所述平衡循环期间：以第一占空比振荡所述第一对开关和所述第二对开关的状态；平衡跨所述第一功率级对和所述第二功率级对的电压；以及根据所述第一功率级对、所述第二功率级对中的每一个功率级对的比和所述第一占空比，生成总电压输出。22.根据权利要求21所述的系统：其中，所述第一功率级对还包括：串联布置的并与所述第一对开关并联连接的第一对电容器；耦合到接地轨的第一结；以及经由所述第一对电容器中的第一电容器耦合到所述第一结的第二结；以及其中，所述第一功率级对的所述第一对开关包括：第一晶体管，所述第一晶体管包括：连接到所述接地轨的第一源极；第一漏极；以及连接到所述控制器的第一控制输出的第一栅极；以及第二晶体管，所述第二晶体管包括：连接到所述第一晶体管的所述第一漏极的第二源极；连接到所述第二结的第二漏极；以及连接到所述控制器的第二控制输出的第二栅极，以及所述第二控制输出与第一控制输出异相180
°
。23.根据权利要求22所述的系统：其中，所述第一晶体管的所述第一漏极和所述第二晶体管的所述第二源极经由所述第一功率级对的所述第一电感器连接到所述第一结；以及其中，所述第二晶体管的所述第二漏极经由所述第一对电容器中的第二电容器连接到所述第二结。24.根据权利要求23所述的系统：其中，所述第二功率级对还包括：串联布置的并与所述第二对开关并联连接的第二对电容器；第三接地电容器，所述第三接地电容器被布置在所述第二太阳能电池板子串和所述第三太阳能电池板子串之间；
第三结，所述第三结耦合在所述第二电容器和所述第二晶体管的所述第二漏极之间；以及第四结，所述第四结经由所述第二组电容器中的第三电容器耦合到所述第三结；以及其中，所述第二功率级对的所述第二对开关包括：第三晶体管，所述第三晶体管包括：连接到所述接地轨的第三源极；第三漏极；以及连接到所述控制器的第三控制输出的第三栅极；以及第四晶体管，所述第四晶体管包括：连接到所述第三晶体管的所述第三漏极的第四源极；连接到所述第四结的第四漏极；以及连接到所述控制器的第四控制输出的第四栅极，以及所述第四控制输出与所述第三控制输出异相180
°
。25.根据权利要求24所述的系统：其中，所述第三晶体管的所述第三漏极和所述第四晶体管的所述第四源极经由用于所述第二功率级对的所述第二电感器连接到所述第三结；其中，所述第四晶体管的所述第四漏极经由所述第二对电容器中的第四电容器连接到所述第四结；其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管交替地连接在跨越所述接地轨和所述第二结的所述第一功率级对中的第一功率级和第二功率级之间；以及26.其中，所述第三晶体管和所述第四晶体管交替地连接在跨越所述第二结和所述第四结的所述第二功率级对中的第三功率级和第四功率级之间。

技术总结
一种用于平衡第一太阳能电池板中的太阳能电池子串中的电压的系统包括电感平衡器电路。电感平衡器电路包括各自耦合到太阳能电池子串并且包括以下项的第一功率级对和第二功率级对：串联布置的一对开关；串联布置的并与第一对开关并联连接的一对电容器；以及被布置在第一对开关和第一对电容器之间的电感器。系统还包括控制器，控制器耦合到电感平衡器电路并被配置成：以占空比振荡一对开关的状态；平衡跨第一功率级对和第二功率级对的电压；以及生成总电压输出，该总电压输出是被照射最多的太阳能电池子串的标称工作电压的倍数。太阳能电池子串的标称工作电压的倍数。太阳能电池子串的标称工作电压的倍数。


技术研发人员：琳达
受保护的技术使用者：奥普蒂沃尔特实验室公司
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2023/6/26