CN102916614A

CN102916614A - 具有电压平衡器的光伏系统及光伏模块

Info

Publication number: CN102916614A
Application number: CN2011102214232A
Authority: CN
Inventors: 黄贵松; 熊雅红; 黄杰
Original assignee: Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-02-06
Also published as: TW201308822A; US20130033113A1

Abstract

一种光伏模块及系统，该模块包括彼此串联电连接的N个子模块，任意一个子模块(最后一个除外)的负端子均电连接到紧跟其后的子模块的正端子；N-1个电压平衡器，每个平衡器均具有第一、第二和第三端子。任意一个平衡器(最后一个除外)的第二端子均电连接到紧跟其后的平衡器的第三端子，任意一个平衡器(最后一个除外)的第三端子均电连接到紧跟其后的平衡器的第一端子；第一个平衡器的第一端子电连接到第一个子模块的正端子；最后一个平衡器的第二端子电连接到最后一个子模块的负端子。第j个平衡器的第三端子电连接到第j个子模块的负端子和第(j+1)个子模块的正端子，j＝1，2，3，......，(N-1)。本发明每个子模块均能接近于最大输出功率而运行。

Description

具有电压平衡器的光伏系统及光伏模块

技术领域

本发明涉及一种光伏(photovoltaic)系统，尤其涉及一种采用一个或多个电压平衡器来平衡光伏模块或其子模块的输出电压的光伏系统。

背景技术

光伏(PV)模块越来越多地用于从入射到太阳能电池上的太阳光能生成电能。典型地，PV模块是用多个串联连接的太阳能电池10形成的，多个太阳能电池10可以分组成多个串联连接的子模块20。例如，如图10所示，有3个串联连接的子模块，在每一个子模块中有18-20个串联连接的太阳能电池。基于PV系统的期望输出电压和功率范围，通过设置多个串联成串的PV模块、且有时通过并行设置多个串联连接的PV模块串而能够形成PV系统。实践中，例如，由于子模块被临时遮挡、一个或多个太阳电池受到污染、或者甚至由于太阳能电池的性能可能随着年深日久而恶化的蔓延，不同的子模块20中的单个太阳能电池10的输出功率之间存在差异。

由于太阳能电池的电流源型(current-source-type)性能，以及由于每个电池的太阳能电流值依赖于入射光量，因此，不是所有的在PV模块内串联连接的电流源都可以具有相同的值。为了防止最弱的电池的电流决定整个PV模块的输出电流，典型地，在PV模块内使用旁路二极管30。如图10所示，每一个旁路二极管30并联连接到各自的子模块20。一旦一个子模块20被部分遮挡，则子模块20中的旁路二极管30将相应地处于导通状态，从而为模块电流Io提供通路。

然而，使用旁路二极管的缺点在于PV模块的相关缺省风险(default-risk)和该模块不再是相反极性(reverse-polarity)的事实。二极管会被极性损坏。

因此，迄今为止在本领域中存在亟待解决上述不足和缺陷的需求，而该需求尚未解决。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的一个方面涉及一种光伏(PV)模块。在一个实施例中，该模块包括N个子模块，N为大于1的整数，每一个子模块均具有正端子和负端子，所述N个子模块彼此串联电连接，从而使得除了最后一个子模块之外，任意一个子模块的所述负端子均电连接到紧跟其后的子模块的所述正端子。

该模块还包括N-1个电压平衡器。每一个电压平衡器均具有第一端子、第二端子和第三端子，除了最后一个电压平衡器之外，任意一个电压平衡器的所述第二端子均电连接到紧跟其后的电压平衡器的所述第三端子；除了最后一个电压平衡器之外，任意一个电压平衡器的所述第三端子均电连接到紧跟其后的电压平衡器的所述第一端子；第一个电压平衡器的所述第一端子电连接到第一个子模块的所述正端子；最后一个电压平衡器的所述第二端子电连接到最后一个子模块的所述负端子；以及第j个电压平衡器的所述第三端子电连接到第j个子模块的所述负端子和第(j+1)个子模块的所述正端子这两者，j＝1，2，3，......，(N-1)。

在一个实施例中，每一个电压平衡器均包括：第一开关S1和第二开关S2，电耦接在所述第一端子与第二端子之间；第一二极管D1和第二二极管D2，每一个二极管均并联电耦接到各自的开关；电感器L，电耦接在所述第一开关和第二开关的结合处与所述第三端子之间；以及电耦接在所述第一端子与第三端子之间的第一电容器C1和电耦接在所述第二端子与第三端子之间的第二电容器C2。

此外，每一个电压平衡器还包括脉冲发生器，电耦接到所述第一开关S1和第二开关S2，用于提供驱动所述第一开关S1和第二开关S2的一个或多个驱动信号，其中所述一个或多个驱动信号具有补偿的50％占空比。

在一个实施例中，每一个电压平衡器还包括使能逻辑电路，电耦接在所述脉冲发生器与所述第一端子和第三端子之间，其中所述使能逻辑电路用于感测输入电压V1和V2，从而使得当所述输入电压V1和V2的差值低于预定阈值时，所述使能逻辑电路禁用所述脉冲发生器并关闭所述电压平衡器，其中所述输入电压V1和V2分别是所述第一端子和第三端子处的电压。

PV模块还包括DC/DC转换器，具有正输入端、负输入端、正输出端和负输出端，其中所述正输入端和负输入端分别电耦接到第一个子模块的所述正端子和最后一个子模块的所述负端子。在一个实施例中，该DC/DC转换器包括：一对开关，电连接在所述正端子与负端子之间；电感器，电耦接在所述正输出端与所述一对开关的结合处之间；以及一对电容器，一个电容器电耦接在所述正输入端与所述负输入端之间，另一个电容器电耦接在所述正输出端与所述负输出端之间；其中，所述负输出端电连接到所述负输入端。

在一个实施例中，每一个子模块均包括彼此串联电连接的多个PV电池。

本发明的另一方面涉及一种PV系统。一个实施例的PV系统包括多个PV模块，每一个所述PV模块如上所述，所述多个PV模块彼此串联电连接，从而使得除了最后一个PV模块之外，任意一个PV模块的所述负端子均电连接到紧跟其后的PV模块的所述正端子。

该PV系统还包括逆变器，具有电连接到第一个PV模块的所述正端子的第一输入端、电连接到最后一个PV模块的所述负端子的第二输入端、以及电连接到电网或负载的第一输出端和第二输出端，其中，所述逆变器具有最大功率点追踪(MPPT)功能。

本发明的又一方面涉及一种PV模块。在一个实施例中，该PV模块包括：N个子模块，N为大于2的整数，每一个子模块均具有正端子和负端子，所述N个子模块彼此串联电连接，从而使得除了最后一个子模块之外，任意一个子模块的所述负端子均电连接到紧跟其后的子模块的所述正端子；以及N个电压平衡器，每一个电压平衡器均具有第一端子、第二端子和第三端子，其中，除了最后一个电压平衡器之外，任意一个电压平衡器的所述第二端子均电连接到紧跟其后的电压平衡器的所述第三端子；除了最后一个电压平衡器之外，任意一个电压平衡器的所述第三端子均电连接到紧跟其后的电压平衡器的所述第一端子；第一个电压平衡器的所述第一端子电连接到第一个子模块的所述正端子；最后一个电压平衡器的所述第二端子和第三端子分别电连接到最后一个子模块的B-out端子和所述负端子；以及第j个电压平衡器的所述第三端子电连接到第j个子模块的所述负端子和第(j+1)个子模块的所述正端子这两者，j＝1，2，3，......，(N-1)；以及第一个电压平衡器的所述第三端子电连接到B-in端子。

在一个实施例中，每一个电压平衡器均具有：第一开关S1和第二开关S2，电耦接在所述第一端子与第二端子之间；第一二极管D1和第二二极管D2，每一个二极管均并联电耦接到各自的开关；电感器L，电耦接在所述第一开关和第二开关的结合处与所述第三端子之间；以及电耦接在所述第一端子与第三端子之间的第一电容器C1和电耦接在所述第二端子与第三端子之间的第二电容器C2。

在一个实施例中，每一个电压平衡器还包括使能逻辑电路，电耦接在所述脉冲发生器与所述第一端子和第三端子之间，其中所述使能逻辑电路被配置为感测输入电压V1和V2，从而使得当所述输入电压V1和V2的差值低于预定阈值时，所述使能逻辑电路禁用所述脉冲发生器并关闭所述电压平衡器，其中所述输入电压V1和V2分别是所述第一端子和第三端子处的电压。

本发明的再一方面涉及一种PV系统。在一个实施例中，该PV系统包括：多个PV模块，每一个PV模块如上所述，所述多个PV模块彼此电连接，从而使得除了最后一个PV模块之外，任意一个PV模块的所述负端子和B-out端子均分别电连接到紧跟其后的PV模块的所述正端子和B-in端子；以及逆变器，具有电连接到第一个PV模块的所述正端子的第一输入端、电连接到最后一个PV模块的所述负端子的第二输入端、电连接到电网或负载的第一输出端和第二输出端，其中，所述逆变器具有MPPT功能。

本发明的又一方面涉及一种PV系统。在一个实施例中，该PV系统包括：多个PV模块，每一个PV模块均包括正端子和负端子，所述多个PV模块彼此串联电连接，从而使得除了最后一个PV模块之外，任意一个PV模块的所述负端子均电连接到紧跟其后的PV模块的所述正端子；以及一个或多个电压平衡器，每一个电压平衡器均具有第一端子、第二端子和第三端子；以及逆变器，具有电连接到第一个PV模块的所述正端子的第一输入端、电连接到最后一个PV模块的所述负端子的第二输入端、以及电连接到电网或负载的第一输出端和第二输出端，其中，所述逆变器具有MPPT功能。

此外，每一个电压平衡器还包括：脉冲发生器，电耦接到所述第一开关S1和第二开关S2，用于提供驱动所述第一开关S1和第二开关S2的一个或多个驱动信号，其中所述一个或多个驱动信号具有补偿的50％占空比。

在一个实施例中，每一个电压平衡器还包括使能逻辑电路，电耦接在所述脉冲发生器与所述第一端子和第三端子之间，其中所述使能逻辑电路用于感测输入电压V1和V2，从而使得当所述输入电压V1和V2的差值低于预定阈值时，所述使能逻辑电路禁用所述脉冲发生器并关闭所述电压平衡器，其中所述输入电压V1和V2分别是所述第一端子和第三端子处的电压。在一个实施例中，每个子模块均包括彼此串联电连接的多个PV电池。

在一个实施例中，每一个PV模块均包括彼此串联电连接的多个子模块，每一个子模块均包括彼此串联电连接的多个PV电池。

对于本发明的这种结构，如果一个PV子模块被部分遮挡，则从该子模块输出的电流可能下降，然而电压V1和V2由于电压平衡器VBk而保持相同。即使在部分遮挡情况下，PV模块100仍然使得每一个子模块能接近于最大输出功率而运行。

下面将结合附图对优选实施例进行描述，本发明的这些和其他方面将因所述描述而变得清楚，尽管在不脱离本文公开的新颖概念的精神和范围的情况下可以对其进行各种变型和修改。

附图说明

附图用来示出本发明的一个或多个实施例，且书面说明书用于解释本发明的原理。只要可能，所有附图中用相同的附图标记指代实施例中相同或相似的元件，其中：

图1示意性地示出根据本发明一个实施例的光伏(PV)模块；

图2示意性地示出根据本发明一个实施例的PV模块中用到的电压平衡器；

图3示意性地示出根据本发明另一个实施例的PV模块中用到的电压平衡器；

图4示意性地示出根据本发明一个实施例的PV模块；

图5示意性地示出根据本发明一个实施例的PV模块中用到的DC/DC转换器；

图6示意性地示出根据本发明一个实施例的包括多个PV模块的PV系统；

图7示意性地示出根据本发明一个实施例的PV模块；

图8示意性地示出根据本发明一个实施例的包括多个PV模块的PV系统；

图9示意性地示出根据本发明另一个实施例的包括多个PV模块的PV系统；以及

图10示意性地示出现有的PV模块。

具体实施方式

下文将参照附图更为充分地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以多种不同形式实现，并且不应当理解为局限于本文列出的实施例。更确切地说，这些实施例的提供使得公开内容将会详尽而完整，并且将向本领域技术人员充分表明本发明的范围。全文中相似的附图标记指代相似的元件。

本文使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，并不是为了限制本发明。除非上下文中清楚地指出，否则本文用到的单数形式的“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还应当理解，当本文使用词语“包含(comprise)”和/或“包含(comprising)”，或者“包括(includes)”和/或“包括(including)”，或者“有(has)”和/或“具有(having)”时，其明确所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或追加。

除非另有定义，否则本文用到的所有词语(包括技术和科学用语)都与本发明所属技术领域中一个普通技术人员通常理解的含义相同。还应当理解，例如在常用词典中定义的词语应当被理解为具有与它们在相关技术领域和本文的上下文中一致的含义，并且除非本文明确定义，否则不应当被理想化或过于形式化地理解。

本文用到的“左右”、“大约”或者“近似”应当通常是指落在给定数值或范围的百分之二十以内，优选为百分之十以内，更优选为百分之五以内。本文给出的数量是近似值，意味着如果没有明确说明，则词语“左右”、“大约”或“约”是能够被推及的。

将结合附图1-9来描述本发明的实施例。根据本发明的目的，如同本文所具体表达和广泛描述的那样，本发明的一个方面涉及一种PV模块及其应用，其使用一个或多个电压平衡器来平衡PV模块的PV子模块的输出电压。

参照图1，示出了根据本发明一个实施例的PV模块100。PV模块100具有正极性(+)的第一输出端口102和负极性(-)的第二输出端口104。PV模块100包括N个子模块，{PVj}，j＝2，3，4，......，N，N为大于1的整数。每一个子模块PVj均包括多个彼此串联电连接的PV电池，从而一端具有正端子(+)而另一端具有负端子(-)。N个子模块{PVj}彼此串联电连接，从而使得除了最后一个子模块之外，任意一个子模块的负端子(-)均电连接到紧跟其后的子模块的正端子(+)。在图1示出的示例性实施例中，N＝3。第一个子模块PV(1)的负端子(-)电连接到第二个子模块PV(2)的正端子(+)；第二个子模块PV2的负端子(-)电连接到第三个子模块PV3的正端子(+)。第一个子模块PV1的正端子(+)电连接到PV模块100的第一输出端口102，而第三个子模块PV3的负端子(-)电连接到PV模块100的第二输出端口104。

PV模块100还包括(N-1)个电压平衡器，{VBk}，k＝1，2，3，......，(N-1)。每一个电压平衡器VBk均具有第一端子(+)、第二端子(-)和第三端子(B)。除了最后一个电压平衡器之外，任意一个电压平衡器的第二端子(-)均电连接到紧跟其后的电压平衡器的第三端子(B)。除了最后一个电压平衡器之外，任意一个电压平衡器的第三端子(B)均电连接到紧跟其后的电压平衡器的第一端子(+)。此外，第一个电压平衡器VB1的第一端子(+)电连接到第一个子模块PV1的正端子(+)。最后一个电压平衡器VB(N-1)的第二端子(-)电连接到最后一个子模块PVN的负端子(-)。第k个电压平衡器VBk的第三端子(B)电连接到第k个子模块PVk的负端子(-)和第(k+1)个子模块PV(k+1)的正端子(+)这两者。

例如，如图1所示，第一个电压平衡器VB1的第二端子(-)电连接到第二个电压平衡器VB2的第三端子(B)；第一个电压平衡器VB1的第三端子(B)电连接到第二个电压平衡器VB2的第一端子(+)。此外，第一个电压平衡器VB1的第一端子(+)电连接到第一个子模块PV1的正端子(+)。第二个电压平衡器VB2的第二端子(-)电连接到第三个子模块PV3的负端子(-)。第一个电压平衡器VB1的第三端子(B)电连接到第一个子模块PV1的负端子(-)和第二个子模块PV2的正端子(+)这两者。第二个电压平衡器VB2的第三端子(B)电连接到第二个子模块PV2的负端子(-)和第三个子模块PV3的正端子(+)这两者。VB1为PV1和PV2提供平衡功能，VB2为PV2和PV3提供平衡功能。

参照图2，在一个实施例中，每一个电压平衡器VBk均具有第一开关S1、第二开关S2、第一二极管D1、第二二极管D2、电感器L、第一电容器C1和第二电容器C2。第一开关S1和第二开关S2被电耦接在第一端子(+)与第二端子(-)之间。第一和第二开关S1和S2可以是任意类型的开关，例如，可以是薄膜晶体管(TFT)。第一二极管D1和第二二极管D1的每一个均被并联电耦接到各自的开关。电感器L电耦接在第一和第二开关S1和S2的结合处与第三端子(B)之间。第一电容器C1电耦接在第一端子(+)和第三端子(B)之间。第二电容器C2电耦接在第二端子(-)和第三端子(B)之间。第一和第二电容器C1和C2提供过滤功能，以防止开关频率波动电流穿过子模块{PVk}。

此外，每一个电压平衡器VBk还具有脉冲发生器，该脉冲发生器电耦接到第一和第二开关S1和S2，用于提供具有补偿的50％占空比且用于驱动第一和第二开关S1和S2的一个或多个驱动信号。电压平衡器VBk给与其连接到的子模块{PVk}提供平衡器功能。

在图3所示的一个实施例中，每一个电压平衡器VBk还包括使能逻辑电路，该使能逻辑电路电耦接在脉冲发生器与第一端子(+)和第三端子(B)之间。使能逻辑电路决定电压平衡器VBk的打开或关闭。使能逻辑电路被配置为感测输入电压V1和V2，从而使得当输入电压V1和V2之间的差值低于预定阈值时，使能逻辑电路禁用(disable)所述脉冲发生器并关闭电压平衡器VBk。输入电压V1和V2分别是第一端子(+)和第三端子(B)处的电压，分别自耦接到电压平衡器VBk的相应子模块PVk和PV(k+1)输出。

对于这种结构，如果一个子模块被部分遮挡，则从该子模块输出的电流可能下降，然而电压V1和V2由于电压平衡器VBk而保持相同。即使在被部分遮挡情况下，PV模块100仍然使得每一个子模块能接近于最大输出功率而运行。参照图4和图5，在一个实施例中，PV模块100还包括DC/DC转换器。电压平衡器{VBk}用于保持所有子模块{PVj}的电压平衡，而DC/DC转换器适用于追踪PV模块100的最大输出功率。如图5所示，DC/DC转换器具有正输入端口102、负输入端口104、正输出端口102’以及负输出端口104’。正和负输入端口102和104分别电耦接到第一个子模块PV1的正端子(+)和第四个(最后一个)子模块PV4的负端子(-)。DC/DC转换器包括：电连接在正和负输入端口102和104之间的一对开关S1和S2；电耦接在正输出端口102’与一对开关S1和S2的结合处之间的电感器L；以及一对电容器C1和C2。一个电容器C1电耦接在正和负输入端口102和104之间，另一个电容器C2电耦接在正和负输出端口102’和104’之间。负输出端口104’电连接到负输入端口104。

图6示意性地示出了包括如上定义的多个PV模块100的PV系统600。多个PV模块100彼此串联电连接，从而使得除了最后一个PV模块100之外，任意一个PV模块100的负端子(-)均电连接到紧跟其后的PV模块100的正端子(+)。

PV系统600还包括逆变器610，该逆变器610具有电连接到第一个PV模块100的正端子(+)的第一输入端口612、电连接到最后一个PV模块100的负端子(-)的第二输入端口614。逆变器610具有用于输出功率到电网(grid)/负载的输出端口615。逆变器610具有用于优化PV系统600的功率输出的最大功率点追踪(MPPT)功能。

参照图7，示意性地示出了根据本发明一个实施例的PV模块700。PV模块700基本上类似于图1-5中所示的PV模块100，只是PV模块700具有B-in端子和B-out端子，并且包括N个电压平衡器{VBk}，k＝1，2，3，......，N。除了最后一个电压平衡器之外，任意一个电压平衡器的第二端子(-)均电连接到紧跟其后的电压平衡器的第三端子(B)。除了最后一个电压平衡器之外，任意一个电压平衡器的第三端子(B)均电连接到紧跟其后的电压平衡器的第一端子(+)。第一个电压平衡器的第一端子(+)电连接到第一个子模块PV1的正端子(+)。最后一个电压平衡器的第二端子(-)和第三端子(B)分别电连接到最后一个子模块PVN的B-out端子和负端子(-)。第j个电压平衡器的第三端子(B)电连接到第j个子模块的负端子(-)和第(j+1)个子模块的正端子这两者，j＝1，2，3，......，(N-1)。第一个电压平衡器PV1的第三端子(B)电连接到B-in端子。

对于PV模块700，第一个、第二个和第三个电压平衡器VB1、VB2和VB3用于平衡三个子模块PV1、PV2和PV3的电压，同时第三个电压平衡器VB3适用于保持PV系统中PV模块700的第二个子模块PV2和紧跟其后的PV模块的第一个子模块PV1之间的电压平衡。

图8示意性地示出了具有上面列出的多个PV模块700的PV系统800的一个实施例。多个PV模块700彼此电连接，从而使得除了最后一个PV模块之外，任意一个PV模块的负端子(-)和B-out端子均分别电连接到紧跟其后的PV模块的正端子(+)和B-in端子。

PV系统800还包括逆变器810，该逆变器810具有电连接到第一个PV模块100的正端子(+)的第一输入端口812、电连接到最后一个PV模块100的负端子(-)的第二输入端口814。该逆变器810具有用于输出功率到电网或负载的输出端口815。逆变器810具有用于优化PV系统800的功率输出的MPPT功能。

参照图9，示意性地示出了根据本发明一个实施例的PV系统900。该PV系统包括多个PV模块{PVj}，j＝1，2，3，......，N。每一个PV模块PVj均具有正端子(+)和负端子(-)。多个PV模块{PVj}彼此串联电连接，从而使得除了最后一个PV模块之外，任意一个PV模块的负端子(-)均电连接到紧跟其后的PV模块的正端子(+)。

在图9所示的示例性实施例中，PV系统900还具有两个电压平衡器VB1和VB2。每一个电压平衡器均具有第一端子(+)、第二端子(-)和第三端子(B)。第一个电压平衡器VB1的第一端子(+)电连接到第一个PV模块PV1和第二个PV模块PV2的结合点；第一个电压平衡器VB1的第三端子(B)电连接到第二个PV模块PV2和第三个PV模块PV3的结合点；并且第一个电压平衡器VB1的第二端子(-)电连接到第三个PV模块PV3和第四个PV模块PV4的结合点。相应地，第一个电压平衡器VB1用于平衡PV模块PV2和PV3的电压。类似地，第二个电压平衡器VB2用于平衡PV模块PV4和PV5的电压。此实施例中，第二个PV模块PV2被遮挡。

此外，PV系统900包括逆变器910，该逆变器910具有电连接到第一个PV模块100的正端子(+)的第一输入端口912、电连接到最后一个PV模块100的负端子(-)的第二输入端口914。逆变器910具有用于输出功率到电网或负载的输出端口915。逆变器910具有用于优化PV系统900的功率输出的MPPT功能。

综上所述，除了其他方面之外，本发明记载了一种使用一个或多个电压平衡器来平衡PV模块的PV子模块的输出电压的PV模块及其应用。

本发明的示例性实施例的前述描述只是用于解释和描述的目的，并不意欲排除或者将本发明限制到所公开的具体形式。基于上述的教导可以有各种修改和变型。

所选择并描述的实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而促使本领域其他技术人员使用本发明和各种实施例以及适用于所考虑到的特定应用的各种变型。对本发明所属领域的技术人员而言，不脱离本发明的精神和范围的各种可替代的实施例将是明显的。相应地，本发明的范围是由所附的权利要求界定的，而不是由前述说明书和其中所描述的示例性实施例界定的。

Claims

1.一种光伏(PV)模块，包括：

(a)N个子模块，N为大于1的整数，每一个子模块均具有正端子和负端子，所述N个子模块彼此串联电连接，使得除了最后一个子模块之外，任意一个子模块的所述负端子均被电连接到紧跟其后的子模块的所述正端子；以及

(b)N-1个电压平衡器，每一个电压平衡器均具有第一端子、第二端子和第三端子，其中，

除了最后一个电压平衡器之外，任意一个电压平衡器的所述第二端子均被电连接到紧跟其后的电压平衡器的所述第三端子；

除了最后一个电压平衡器之外，任意一个电压平衡器的所述第三端子均被电连接到紧跟其后的电压平衡器的所述第一端子；

第一个电压平衡器的所述第一端子被电连接到第一个子模块的所述正端子；最后一个电压平衡器的所述第二端子被电连接到最后一个子模块的所述负端子；以及

第j个电压平衡器的所述第三端子被电连接到第j个子模块的所述负端子和第(j+1)个子模块的所述正端子这两者，j＝1，2，3，......，(N-1)。

2.根据权利要求1所述的PV模块，其中，每一个电压平衡器均包括：

(a)第一开关S1和第二开关S2，被电耦接在所述第一端子与第二端子之间；

(b)第一二极管D1和第二二极管D2，每一个二极管均被并联电耦接到各自的开关；

(c)电感器L，被电耦接在所述第一开关和第二开关的结合处与所述第三端子之间；以及

(d)第一电容器C1和第二电容器C2，该第一电容器C1被电耦接在所述第一端子与第三端子之间，而该第二电容器C2被电耦接在所述第二端子与第三端子之间。

3.根据权利要求2所述的PV模块，其中，每一个电压平衡器还包括脉冲发生器，该脉冲发生器被电耦接到所述第一开关S1和第二开关S2，用于提供驱动所述第一开关S1和第二开关S2的一个或多个驱动信号，其中所述一个或多个驱动信号具有补偿的50％占空比。

4.根据权利要求3所述的PV模块，其中，每一个电压平衡器还包括使能逻辑电路，该使能逻辑电路被电耦接在所述脉冲发生器与所述第一端子与第三端子之间，其中所述使能逻辑电路被配置为感测输入电压V1和V2，使得当所述输入电压V1和V2的差值低于预定阈值时，所述使能逻辑电路禁用所述脉冲发生器并关闭所述电压平衡器，其中所述输入电压V1和V2分别是所述第一端子和第三端子处的电压。

5.根据权利要求1所述的PV模块，还包括DC/DC转换器，该DC/DC转换器具有正输入端、负输入端、正输出端和负输出端，其中所述正输入端和负输入端分别被电耦接到第一个子模块的所述正端子和最后一个子模块的所述负端子。

6.根据权利要求5所述的PV模块，其中，所述DC/DC转换器包括：

(a)一对开关，被电连接在所述正端子与负端子之间；

(b)电感器，被电耦接在所述正输出端与所述一对开关的结合处之间；

以及

(c)一对电容器，一个电容器电被耦接在所述正输入端与所述负输入端之间，另一个电容器被电耦接在所述正输出端与所述负输出端之间；

其中，所述负输出端被电连接到所述负输入端。

7.根据权利要求1所述的PV模块，其中，每一个子模块均包括彼此串联电连接的多个PV电池。

8.一种PV系统，包括：

(a)多个PV模块，每一个PV模块如权利要求1所述，所述多个PV模块彼此串联电连接，使得除了最后一个PV模块之外，任意一个PV模块的所述负端子均电连接到紧跟其后的PV模块的所述正端子；以及

(b)逆变器，具有被电连接到第一个PV模块的所述正端子的第一输入端、被电连接到最后一个PV模块的所述负端子的第二输入端、以及被电连接到电网或负载的第一输出端和第二输出端，其中，所述逆变器具有最大功率点追踪(MPPT)功能。

9.一种光伏(PV)模块，包括：

(a)N个子模块，N为大于2的整数，每一个子模块均具有正端子和负端子，所述N个子模块彼此串联电连接，使得除了最后一个子模块之外，任意一个子模块的所述负端子均被电连接到紧跟其后的子模块的所述正端子；以及

(b)N个电压平衡器，每一个电压平衡器均具有第一端子、第二端子和第三端子，其中，

第一个电压平衡器的所述第一端子被电连接到第一个子模块的所述正端子；

最后一个电压平衡器的所述第二端子和第三端子分别被电连接到最后一个子模块的B-out端子和所述负端子；以及

第j个电压平衡器的所述第三端子被电连接到第j个子模块的所述负端子和第(j+1)个子模块的所述正端子这两者，j＝1，2，3，......，(N-1)；

以及

第一个电压平衡器的所述第三端子被电连接到B-in端子。

10.根据权利要求9所述的PV模块，其中，每一个电压平衡器均包括：

11.根据权利要求10所述的PV模块，其中，每一个电压平衡器还包括脉冲发生器，该脉冲发生器被电耦接到所述第一开关S1和第二开关S2，用于提供驱动所述第一开关S1和第二开关S2的一个或多个驱动信号，其中所述一个或多个驱动信号具有补偿的50％占空比。

12.根据权利要求11所述的PV模块，其中，每一个电压平衡器还包括使能逻辑电路，该使能逻辑电路被电耦接在所述脉冲发生器与所述第一端子和第三端子之间，其中所述使能逻辑电路被配置为感测输入电压V1和V2，使得当所述输入电压V1和V2的差值低于预定阈值时，所述使能逻辑电路禁用所述脉冲发生器并关闭所述电压平衡器，其中所述输入电压V1和V2分别是所述第一端子和第三端子处的电压。

13.根据权利要求9所述的PV模块，其中，每一个子模块均包括彼此串联电连接的多个PV电池。

14.一种PV系统，包括：

(a)多个PV模块，每一个PV模块如权利要求9所述，所述多个PV模块彼此电连接，使得除了最后一个PV模块之外，任意一个PV模块的所述负端子和B-out端子均分别被电连接到紧跟其后的PV模块的所述正端子和B-in端子；以及

15.一种PV系统，包括：

(a)多个PV模块，每一个PV模块均包括正端子和负端子，所述多个PV模块彼此串联电连接，使得除了最后一个PV模块之外，任意一个PV模块的所述负端子均被电连接到紧跟其后的PV模块的所述正端子；以及

(b)一个或多个电压平衡器，每一个电压平衡器均具有被耦接到各PV模块的第一端子、第二端子和第三端子，用于平衡各PV模块的电压；以及

(c)逆变器，具有被电连接到第一个PV模块的所述正端子的第一输入端、被电连接到最后一个PV模块的所述负端子的第二输入端、以及被电连接到电网或负载的第一输出端和第二输出端，其中，所述逆变器具有最大功率点追踪(MPPT)功能。

16.根据权利要求15所述的PV系统，其中，每一个电压平衡器均包括：

(d)第一电容器C1和第二电容器C2，该第一电容器C1被电耦接在所述第一端子与第三端子之间，该第二电容器C2被电耦接在所述第二端子与第三端子之间。

17.根据权利要求16所述的PV系统，其中，每一个电压平衡器还包括脉冲发生器，该脉冲发生器被电耦接到所述第一开关S1和第二开关S2，用于提供驱动所述第一开关S1和第二开关S2的一个或多个驱动信号，其中所述一个或多个驱动信号具有补偿的50％占空比。

18.根据权利要求17所述的PV系统，其中，每一个电压平衡器还包括使能逻辑电路，该使能逻辑电路被电耦接在所述脉冲发生器与所述第一端子和第三端子之间，其中所述使能逻辑电路被配置为感测输入电压V1和V2，使得当所述输入电压V1和V2的差值低于预定阈值时，所述使能逻辑电路禁用所述脉冲发生器并关闭所述电压平衡器，其中所述输入电压V1和V2分别是所述第一端子和第三端子处的电压。

19.根据权利要求15所述的PV系统，其中，每一个PV模块均包括彼此串联电连接的多个子模块，每一个子模块均包括彼此串联电连接的多个PV电池。