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    本發明實施例提供直流/直流轉換器控制方法，用於將太陽能模組所產生之第一直流電壓經由直流/直流轉換器作電壓轉換後，輸出第二直流電壓至直流匯流排。首先，偵測第二直流電壓。當判斷第二直流電壓介於預設工作電壓範圍內，驅動直流/直流轉換器進入固定導通時間模式，以維持輸出第二直流電壓。當第二直流電壓低於預設電壓範圍，進行最大功率追蹤演算，驅動直流/直流轉換器之運作，以提供最大功率至直流匯流排。據此，此直流/直流轉換器控制方法可充分利用太陽能模組所產生之能量。
    公开号:TW201318326A
    申请号:TW100138859
    申请日:2011-10-26
    公开日:2013-05-01
    发明作者:Yu-Kang Lo；Huang-Jen Chin；Shih-Jen Cheng；Shu-Wei Kuo；Yu-Wei Li
    申请人:Yu-Kang Lo；
    IPC主号:Y02E10-00
    专利说明:
    直流/直流轉換器的控制方法與電壓轉換系統
    本發明有關於一種直流/直流轉換器之驅動控制方法，且特別是一種適用於管理控制太陽能供電系統之直流/直流轉換器的驅動控制方法與電壓轉換系統。
    近年來，隨著科技持續地發展，能源(例如石油、煤與天然氣等)不斷地被開發利用、消耗，造成能源危機以及全球暖化效應等問題。因此，開發與研究各類綠色替代再生能源例如太陽能、風力、水力等成為世界各國主要研究項目之一。而上述各類綠色替代能源中，以太陽能供電最受到重視，因太陽能源具有取之不進、用之不竭且無環境汙染之特性，同時，太陽能源使用安全性及利用性遠高於其他各類綠色替代再生能源。據此，研究與開發運用太陽能供電系統及提高太陽能供電效率成為當前最重要的研究課題。
    一般太陽能光電板(solar cell)是由多個太陽能光電池(photovoltaic，PV)係以串聯或並聯形式組成，利用光伏效應(photovoltaic effect)將光能轉換成電能，建立太陽能供電系統(photovoltaic system)。目前，太陽能供電系統可與市設電力整合或獨立運作並已廣泛運用於家用、工業，大樓等設施。
    請參照圖1，圖1繪示典型太陽能供電系統1架構示意圖。典型太陽能供電系統1包括太陽能模組11與升壓式直流/直流轉換器13。太陽能供電系統1可用於驅動負載15。太陽能模組11耦接升壓式直流/直流轉換器13之輸入端。升壓式直流/直流轉換器13之輸出端則耦接負載15。
    太陽能模組11可由多個太陽能光電板以串聯或並聯形式組成，藉由光伏效應將所接收到的光能轉換成直流電源輸出。換言之，太陽能模組11可產生輸出電流IPV與輸出電壓VPV。
    升壓式直流/直流轉換器13為一般習知升壓式直流/直流轉換器電路包括輸入電容C1、電感L1、功率電晶體Q1、二極體D1及輸出電容C2。太陽能模組11輸出端耦接於輸入電容C1兩端，以注入輸出電流IPV對輸入電容C1充電。此外輸入電容C1的第一端耦接電感L1的第一端，而電感L1的第二端耦接功率電晶體Q1的集極。功率電晶體Q1的源極則耦接於輸入電容C1的第二端。二極體D1耦接功率電晶體Q1的集極與輸出電容C2的第一端之間。輸出電容C2的第二端耦接功率電晶體Q1的源極。功率電晶體Q1的閘極用於接收脈波控制信號PWM1，以對應控制功率電晶體Q1的導通與截止時間。換言之，藉由控制功率電晶體Q1的運作，可調整升壓式直流/直流轉換器13的升壓模式，據此獲得所需之輸出電壓Vo，以驅動負載15。
    此升壓式直流/直流轉換器13實際運作狀況，可如圖2所示，其繪示升壓式直流/直流轉換器13之電路運作波形示意圖。曲線C11為升壓式直流/直流轉換器13運作時，電感電流波形曲線。曲線C13為升壓式直流/直流轉換器13運作時，功率電晶體Q1截止時集源極跨壓波形曲線。曲線C15為升壓式直流/直流轉換器13運作時，輸入至功率電晶體Q1閘極之脈波控制信號PWM1波形曲線。曲線C17為升壓式直流/直流轉換器13運作時，輸出電壓Vo波形曲線。
    一般習知升壓式直流/直流轉換器13運作應知不同的輸入電壓會對應不同的脈波控制信號PWM1的工作周期(即導通時間，T 2-T 1/T 3-T 1)。也就是說，當太陽能模組11之輸出電壓VPV於輸入電容C1形成跨壓，可依據不同的輸出電壓VPV之電壓準位，調整脈波控制信號PWM1之工作週期使升壓式直流/直流轉換器13穩定輸出電壓Vo，以供負載15使用。然承如圖2所示，為穩定輸出電壓Vo之電壓準位，功率電晶體Q1須不斷地持續切換導通。然而頻繁切換會使系統較不穩定，使得太陽能供電系統1無法充分利用太陽能模組11所輸出之能量，同時降低太陽能供電系統1之供電效率。此外，太陽能模組11中太陽能光電板一直持續不斷地運作，加速太陽能光電板老化，損壞率，且太陽能光電板價格昂貴，故也會增加太陽能供電系統1的維持成本。
    有鑑於此，本發明實施例提供一種直流/直流轉換器控制方法，此直流/直流轉換器控制方法可被運用於太陽能供電系統。此直流/直流轉換器控制方法可依據太陽能供電系統的供電需求，分段控制直流/直流轉換器，避免直流/直流轉換器切換過於頻繁，進而可提升能量轉換效率及系統穩定性，同時可有效地提升太陽能光電板能量利用率，建立智慧型太陽能供電系統。
    本發明實施例提供一種直流/直流轉換器控制方法，此直流/直流轉換器控制方法用於將太陽能模組所產生的第一直流電壓經由直流/直流轉換器作電壓轉換後，輸出第二直流電壓至直流匯流排。首先，偵測第二直流電壓。當判斷出第二直流電壓高於預設工作電壓範圍時，隨即藉由截止直流/直流轉換器之運轉，停止注入能量至直流匯流排。當判斷出第二直流電壓介於預設工作電壓範圍時，驅動直流/直流轉換器進入固定導通時間模式，即固定切換直流/直流轉換器以維持第二直流電壓。另外，當判斷出第二直流電壓低於預設工作電壓範圍時，驅動直流/直流轉換器進入最大功率追蹤模式，並進行最大功率追蹤演算以獲得太陽能模組之最大操作功率點，藉以提供最大功率至直流匯流排。
    本發明實施例另提供一種直流/直流轉換器控制方法，此直流/直流轉換器控制方法用於將太陽能模組所產生的第一直流電壓經由直流/直流轉換器作電壓轉換後，輸出第二直流電壓並提供給負載，以驅動負載之運轉。首先，偵測驅動負載之電流及電壓。而後，經由演算獲取驅動負載之功率。判斷驅動負載之功率是否大於預設功率值。當驅動負載之功率小於預設功率值(即為輕載狀態)，驅動直流/直流轉換器進入固定導通時間模式，以維持驅動負載所需之電壓。當驅動負載之功率大於預設功率值(即為重載狀態)，則驅動直流/直流轉換器進入最大功率追蹤模式並進行最大功率追蹤演算，以獲得太陽能模組之最大操作功率點，藉此以充分利用太陽能模組所提供之能量，提升供電效率。
    在本發明其中一個實施例中，上述最大功率追蹤模式之建立方法包括，首先，偵測太陽能模組輸出之第一直流電流。其次，對第一直流電壓與第一直流電流進行最大功率演算，以獲得太陽能模組之最大功率操作點。而後，依據最大功率操作點，產生最大功率控制信號以驅動控制直流/直流轉換器，進而提供最大功率至負載。最大功率操作點為太陽能模組運作於最大功率時所輸出之第一直流電壓及第一直流電流。
    在本發明其中一個實施例中，上述固定導通時間模式之建立方法包括，首先，偵測第一直流電壓。其次，依據所偵測第一直流電壓以及第二直流電壓，產出固定導通時間控制信號。而後，利用固定導通時間控制信號驅動控制直流/直流轉換器，維持第二直流電壓。
    本發明實施例提供一種電壓轉換系統，適用於將太陽能模組所輸出之第一直流電壓經電壓轉換後，輸出第二直流電壓以提供給直流匯流排。電壓轉換系統包括直流/直流轉換器、第一電壓感測模組、第一電流感測模組、第二電壓感測模組及控制裝置。直流/直流轉換器耦接於太陽能模組之輸出端，用以將第一直流電壓作電壓轉換後，輸出第二直流電壓至直流匯流排。第一電壓感測模組耦接於太陽能模組之輸出端，用以偵測第一直流電壓。第一電流感測模組，耦接太陽能模組之輸出端與直流/直流轉換器之輸入端之間，用以偵測太陽能模組輸出之第一直流電流。第二電壓感測模組，耦接於直流/直流轉換器之輸出端，用以偵測第二直流電壓。此外，控制裝置耦接第一電壓感測模組、第一電流感測模組、第二電壓感測模組以及直流/直流轉換器。控制裝置用以比較第二直流電壓與一預設工作電壓範圍，並當第二直流電壓介於預設工作電壓範圍內時，控制裝置輸出固定導通時間控制信號驅動直流/直流轉換器，維持固定第二直流電壓。而當第二直流電壓低於該預設工作電壓範圍，控制裝置輸出最大功率控制信號驅動直流/直流轉換器進行最大功率追蹤演算，以提供最大功率至直流匯流排。
    本發明實施例另提供一種電壓轉換系統，適用於將太陽能模組所輸出之第一直流電壓經電壓轉換後，輸出第二直流電壓以驅動負載。電壓轉換系統包括直流/直流轉換器、第一電壓感測模組、第一電流感測模組、第二電壓感測模組、第二電流感測模組及控制裝置。直流/直流轉換器耦接於太陽能模組之輸出端，用以將第一直流電壓作電壓轉換後，輸出第二直流電壓至負載。第一電壓感測模組耦接於太陽能模組之輸出端，用以偵測第一直流電壓。第一電流感測模組耦接太陽能模組之輸出端與直流/直流轉換器之輸入端之間，用以偵測太陽能模組輸出之第一直流電流。第二電壓感測模組耦接於直流/直流轉換器之輸出端。第二電壓感測模組用以偵測第二直流電壓。第二電流感測模組耦接於直流/直流轉換器之輸出端與負載之間，其中第二電流感測模組用以偵測直流/直流轉換器之第二直流電流。控制裝置耦接第一電壓感測模組、第一電流感測模組、第二電壓感測模組、第二電流感測模組以及直流/直流轉換器。控制裝置用以對第二直流電壓與第二直流電流進行演算，並獲取輸出功率。控制裝置進一步比較輸出功率與一預設輸出功率值。當輸出功率小於預設輸出功率值時，控制裝置輸出固定導通時間控制信號驅動直流/直流轉換器，以維持固定第二直流電壓。而當輸出功率大於預設輸出功率值時，控制裝置輸出最大功率控制信號驅動直流/直流轉換器進行最大功率追蹤演算，以提供最大功率至負載。
    在本發明其中一個實施例中，太陽能模組係由多個太陽能光電板以串聯或並聯形式組成。
    綜上所述，本發明實施例所提供的直流/直流轉換器控制方法與電壓轉換系統，適用於管理和控制太陽能供電系統。此直流/直流轉換器控制方法可依據電壓及電流感測元件所偵測之後端電路之需求狀態(例如匯流排之電壓或負載之狀態)與太陽能光電板之供電情況，有效地控制驅動直流/直流轉換器，以使太陽能供電系統，運作太陽能光電板之最大操作功率點。同時，此方法可於預設條件下使直流/直流轉換器輸出固定電壓，藉此可避免直流/直流換器切換頻率過於頻繁，進而提升系統穩定性與供電效率，亦可延長太陽能光電板之運作時間，從而提升太陽能光電板利用性及經濟效益。
    為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。 [併聯運轉式太陽能供電系統架構之實施例]
    請參照圖3，圖3繪示併聯運轉式太陽能供電系統2之功能方塊圖。與直流匯流排20相並聯之併聯運轉式太陽能供電系統2包括太陽能模組21、升壓式直流/直流轉換模組23、控制裝置25、電流感測模組27、第一電壓感測模組29a以及第二電壓感測模組29b。太陽能模組21之輸出端耦接於升壓式直流/直流轉換模組23之輸入端。此外，升壓式直流/直流轉換模組23之輸出端耦接於直流匯流排20。電流感測模組27耦接於太陽能模組21之輸出端與升壓式直流/直流轉換模組23之輸入端之間。第一電壓感測模組29a耦接於太陽能模組21之輸出端。第二電壓感測模組29b耦接於直流匯流排20。
    併聯運轉式太陽能供電系統2可將太陽能模組21所輸出之能量透過升壓式直流/直流轉換模組23作電壓升壓轉換後匯入直流匯流排20，以維持直流匯流排20之電壓Vbus(即第二直流電壓)。進一步地說，併聯運轉式太陽能供電系統2所包含之控制裝置25，可依據直流匯流排20之電壓準位以及太陽能模組21供電狀態，控制升壓式直流/直流轉換模組23運作，以多段式方式控制併聯運轉式太陽能供電系統供電狀態，藉此可充分利用太陽能模組21所產生之能量。
    舉例來說，控制裝置25可於直流匯流排20之電壓Vbus準位大於預設直流匯流排20之最大電壓時(例如400V DC)，藉由切換截止升壓式直流/直流轉換模組23之運作，關閉併聯運轉式太陽能供電系統2，以停止輸送電力至直流匯流排20。控制裝置25另可於直流匯流排20之電壓Vbus之電壓準位介於正常工作電壓範圍內(例如介於390V~395V DC)，控制裝置25可藉由固定導通時間切換驅動升壓式直流/直流轉換模組23的運作模式，維持穩定直流匯流排20之電壓Vbus。換言之，透過調整升壓式直流/直流轉換模組23的切換周期，控制升壓模式，以維持輸送至直流匯流排20之電壓Vbus。控制裝置25還可於直流匯流排20之電壓Vbus之電壓準位低於正常工作電壓範圍之下(例如低於390V)，控制裝置25會依據太陽能模組21之供電狀態，即太陽能模組21之輸出電流IPV(即第一直流電流)與太陽能模組21之輸出電壓VPV(即第一直流電壓)，並經由演算尋找太陽能模組21之最大操作功率點，而後，將太陽能模組21對應於最大操作功率點之輸出電壓VPV經升壓式直流/直流轉換模組23升壓後，匯入直流匯流排20之電壓Vbus，藉以提升直流匯流排20之功率。要說明的是，併聯運轉式太陽能供電系統2之具體管控方法會藉由其他實施例來描述，故在此不再贅述。
    接著，併聯運轉式太陽能供電系統2之實體架構中，太陽能模組21如先前所述係由多個太陽能光電板以串聯或並聯形式組成，可藉由光伏效應將光能轉換成電能，以產生輸出電壓VPV及輸出電流IPV。
    升壓式直流/直流轉換模組23則可為習知升壓式直流/直流轉換器，用以將太陽能模組21產生之輸出電壓VPV升壓，同時藉由輸出電容C4穩壓後匯入直流匯流排20以維持或提升直流匯流排20之電壓準位。
    升壓式直流/直流轉換模組23之運作模式簡單來說，即假設輸入電容C3與輸出電容C4已被充電，當功率電晶體Q2導通時，太陽能模組21所輸出之能量會儲存於電感L2，此時電感電流上升，使得二極體D2逆向偏壓，藉此輸出電容C4則會將能量輸出至直流匯流排20。當功率電晶體Q2截止時，電感L2改變磁場，電感L2之電壓極性會反轉，使得二極體D2順向偏壓。此時，存於電感L2之能量經二極體D2流入直流匯流排20。換句話說，藉由控制切換功率電晶體Q2之導通與截止時間，可控制升壓式直流/直流轉換模組23之運作。據此，升壓式直流/直流轉換模組23之電壓轉換方式，可以下列方程式來表示，
    於上述方程式中，vbus為直流匯流排20之電壓值、vPV為太陽能模組21所輸出直流電壓值而D為功率電晶體Q2之導通時間(亦即功率電晶體Q2之工作周期)。本技術領域具有通常知識者應可推知上述方程式之推導方式以及升壓式直流/直流轉換模組23之控制方式，故在此不加贅述。
    另外，電流感測模組27可用以擷取太陽能模組21之輸出電流IPV，以取樣至控制裝置25。第一電壓感測模組29a與第二電壓感測模組29b則可分別用以擷取太陽能模組21之輸出電壓VPV以及直流匯流排20之電壓Vbus，以取樣至控制裝置25。控制裝置25則可利用第二電壓感測模組29b回授所擷取直流匯流排20之電壓Vbus，判斷控制此併聯運轉式太陽能供電系統2的運作模式。
    詳細地說，控制裝置25包括最大功率追蹤模組251、開關控制裝置253及微處理模組255。最大功率追蹤模組251與開關控制裝置253分別耦接至微處理模組255。最大功率追蹤模組251可用以接收電流感測模組27與第一電壓感測模組29a偵測太陽能模組21之輸出電壓VPV及輸出電流IPV。最大功率追蹤模組251可藉由對所擷取太陽能模組21之輸出電壓VPV及輸出電流IPV，進行最大功率演算，以獲得太陽能模組21於不同條件下(例如日照、溫度等)之最大操作功率點(亦即最大輸出電壓VPV與最大輸出電流IPV)。據此，微處理模組255可對升壓式直流/直流轉換模組23進行控制以使太陽能模組21運作在最大功率點亦即使太陽能模組21維持最大功率輸出。微處理模組255可依據第一電壓感測模組29a與第二電壓感測模組29b所分別擷取及回授太陽能模組21之輸出電壓VPV與直流匯流排20之電壓Vbus，並利用開關控制裝置253輸出具對應工作周期之脈波控制信號PWM2至功率電晶體Q2，以控制功率電晶體Q2之導通與截止時間。
    於電路實際運作時，太陽能模組21經由光伏效應產生並輸出之輸出電壓VPV至升壓式直流/直流轉換模組23。一般來說，太陽能模組21可提供150V-300V DC，而直流匯流排20之電壓Vbus為380V+/-20V DC。因此，控制裝置25可依據第二電壓感測模組29b所偵測直流匯流排20之電壓Vbus，驅動開關控制裝置253產出具有相對應工作周期之脈波控制信號PWM2，輸入至功率電晶體Q2之閘極，以控制功率電晶體Q2之運作。藉此，可控制升壓式直流/直流轉換模組23運作，以輸出所需之功率至直流匯流排20，藉以提升或維持直流匯流排20之電壓Vbus。此外，控制裝置25也可依據太陽能模組21供電狀況，進行演算後，調整升壓式直流/直流轉換模組23運作(亦即太陽能模組21之操作功率點)，以達到太陽能模組21最大功率輸出，以提升併聯運轉式太陽能供電系統2之供電效率。具體實施管理控制方式會藉由其他實施例來描述，在此不加贅述。
    附帶一提的是，太陽能模組21最大操作功率點定義可參照圖4，圖4繪示典型太陽能光電板於一特定日照及溫度條件下輸出電流-輸出電壓(I-V)及輸出功率-輸出電壓(P-V)特性曲線示意圖。曲線C21繪示典型太陽能光電板之輸出電流(Ipv)及輸出電壓(Vpv)特性曲線。曲線C23繪示典型太陽能光電板輸出功率-輸出電壓(P-V)特性曲線。曲線C25繪示典型太陽能光電板具有閉路電流(Isc)及開路電壓(Voc)的固定斜率之曲線。值得一提的是，無論太陽能光電板如何運作，其操作功率點皆會位於開路電壓Voc與短路電流Isc曲線之右側。此外，C23之最頂點P1即為太陽能光電板可輸出之最大功率。P2為於曲線C21之上，為對應於P1之操作功率點。也就是說，當太陽能光電板操作於P2(亦即當輸出電流為I*，輸出電壓為V*)時，太陽能光電板可輸出最大功率P1。
    此外，由圖4可知輸出功率呈非線性變化，故需利用電壓轉換器及最大功率追蹤(Maximum power point tracking，MPPT)演算法使太陽能光電板輸出功率運作於最大功率點，以提高太陽能光電板之供電效率。
    實際實施時，太陽能模組21係由太陽光電板所組成，且太陽能模組21可如前述以多模組串聯、多模組並聯或其組合來實現。多模組串聯可提升太陽能模組21輸出的電壓準位而多模組並聯可提升太陽能模組21輸出的電流量。換言之，太陽能模組21的設計可依據整體供電系統之需求而設置。電流感測模組27可利用霍爾元件(Hall Effect Sensor)與類比數位轉換電路來實現。同樣地，第一電壓感測模組29a與第二電壓感測模組29b可用分壓電路與類比數位電路來實現。控制裝置25可由數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)來實現，也就是說，最大功率追蹤模組251、開關控制裝置253及微處理模組255可以程式設計方式整合於數位訊號處理器，以控制管理併聯運轉式太陽能供電系統2。
    要說明的是，本發明並不限定太陽能模組21、升壓式直流/直流轉換模組23、控制裝置25、電流感測模組27、第一電壓感測模組29a與第二電壓感測模組29b的種類、實體架構及/或實施方式。 [直流/直流轉換器控制方法之實施例]
    接著，請參照圖5並同時參照圖3，圖5繪示本發明實施例所提供直流/直流轉換器控制方法流程圖。於此實施中，此直流/直流轉換器控制方法可用於管理連接於直流匯流排20之併聯運轉式太陽能供電系統2。
    首先，併聯運轉式太陽能供電系統參數初始化，例如設定升壓式直流/直流轉換模組23之工作周期，供電系統之初始輸入電壓值、供電系統之初始輸入電流值、供電系統之初始輸出電壓值、供電系統之初始輸出電流值、第一預設電壓值、第二預設電壓值及第三預設電壓值等(步驟S101)。而後於步驟S103中，利用第二電壓感測模組29b偵測並擷取目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n](即第二直流電壓的電壓準位)。接著，於步驟S105，比較目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]與第一預設電壓值，判斷目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]是否大於第一預設電壓值。若目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]大於第一預設電壓值，控制裝置25關閉併聯運轉式太陽能供電系統2，亦即停止輸入能量至直流匯流排20(步驟S107)。反之，若目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]小於第一預設電壓值，則比較目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]是否介於第二預設電壓值及第三預設電壓值之間(步驟S109)。換句話說，判斷目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]是否小於第二預設電壓值且大於第三預設電壓值。若目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]係介於第二預設電壓值及第三預設電壓值之間，控制裝置25隨即於步驟S111，使用第一電壓感測模組29a偵測並擷取輸入至升壓式直流/直流轉換模組23之電壓值(亦即太陽能模組21之輸出電壓VPV或第一直流電壓的電壓準位)，以對目前直流匯流排20之目前電壓值Vbus[n]與太陽能模組21之輸出電壓值VPV[n]進行演算，以獲得對應之脈波控制信號PWM2之工作周期(步驟S113)。藉此，控制裝置25會驅動開關控制裝置253輸出具對應工作周期之脈波控制信號PWM2(即固定導通時間控制信號)至升壓式直流/直流轉換模組23之中的功率電晶體Q2，進而維持目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]，使直流/直流轉換模組23進入固定導通時間(constant on time)模式。反之，若目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]小於第三預設電壓值，則於步驟S115，控制裝置25利用最大功率追縱模組251進行最大功率演算，驅動直流/直流轉換模組23進入最大功率追縱模式，以獲得對應的太陽能模組21之最大操作功率點，即太陽能模組21之最大輸出電壓VPV與最大輸出電流IPV。隨後，控制裝置25依據太陽能模組21之目前輸出電壓值VPV[n]及目前輸出電流值IPV[n](即第一直流電流值)進行演算，獲得脈波控制信號PWM2之工作周期(步驟S117)。藉此，控制裝置25會驅動開關控制裝置253輸出具對應工作周期之脈波控制信號PWM2(即最大功率控制信號)至升壓式直流/直流轉換模組23之中的功率電晶體Q2，以提升目前直流匯流排20之功率。之後，當完成對直流/直流轉換模組23的控制後，重新執行步驟S103，直至併聯運轉式太陽能供電系統2被關閉或停止運作。
    附帶一提的是，上述之第一預設電壓值大於第二預設電壓值，第二預設電壓值大於第三預設電壓值。換句話說，第一預設電壓值可為直流匯流排20可承受之最大電壓。而第三預設電壓值可為直流匯流排20之最低電壓值。藉此，第二預設電壓值與第三預設電壓值可形成工作電壓範圍。然要說明的是，第一預設電壓值、第二預設電壓值及第三預設電壓值可依實際計需求而設置，故本發明並不限定於第一預設電壓值、第二預設電壓值及第三預設電壓值實際設置方式。
    舉例來說，併聯運轉式太陽能供電系統2可與市電供電系統進行併聯運作，其所需直流匯流排20之電壓一般為380V DC。據此，如先前所述，可設定第一預設電壓值為400V DC，亦即直流匯流排20之最大電壓值。接著，設定第二預設電壓值為395V DC，第三預設電壓值為390V DC。
    當所偵測到之目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]上升並大於400V DC時，控制裝置25隨即因目前直流匯流排20大於最大電壓值，切換截止升壓式直流/直流轉換模組23，以關閉併聯運轉式太陽能供電系統2。當目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]下降但低於395V DC且大於390V DC時(亦即直流/直流轉換模組23進入固定導通時間模式)，控制裝置25即目前直流匯流排20之電壓值與升壓式直流/直流轉換模組23之輸入電壓值(即太陽能模組21之目前輸出電壓VPV[n])進行演算，獲得脈波控制信號PWM2之工作週期(即固定導通時間控制信號之工作周期)。而當目前直流匯流排20之電壓值Vbus[n]下降至低於390V DC時(亦即直流/直流轉換模組23進入最大功率追縱模式)，控制裝置25則可利用最大功率追縱模組251進行最大功率追蹤演算，獲得對應的太陽能模組21之操作電壓及操作電流並進行演算，以獲得脈波控制信號PWM2之工作週期(即最大功率控制信號之工作周期)。當完成對直流/直流轉換模組23的控制後，重新偵測直流匯流排20之電壓值Vbus[n]，並進行判斷目前直流匯流排20之電壓值之狀態，以對直流/直流轉換模組23作相對應控制，直至併聯運轉式太陽能供電系統2被關閉或停止運作。
    此直流/直流轉換器控制方法中的最大功率追蹤演算法進一步包含遮蔽演算法。當太陽能模組21中的太陽能光電板被遮蔽(例如雲層、建築物陰影或塵土覆蓋情況)時，太陽能模組21會出現多個區域最大功率及一個全域最大功率。據此，若未加入遮蔽功能時，最大功率追蹤演算法通常只會追到區域最大功率值，無法充分利用太陽能模組21之最大效能。由於當太陽能模組21中的太陽能光電板發生部分或全部遮蔽時，太陽能模組21之輸出電流IPV會大幅下降，故可依據太陽能模組21中的之輸出電流IPV，判斷是否發生遮蔽現象，並可藉由改變脈波控制信號PWM2之工作週期來脫離區域最大值，重新追蹤至全域最大操作功率點。
    此外，於此實施例中所使用之最大功率追蹤演算法為擾動觀察法。
    具體地說，請參照圖6，圖6繪示本發明實施例所提供最大功率追蹤演算方法。首先，於步驟S201中，使用電流感測模組27及第一電壓感測模組29a分別偵測太陽能模組21目前輸出電流值IPV[n](即第一直流電流值)及太陽能模組21目前輸出電壓值VPV[n](即第一直流電壓值)接著，於步驟S203，比較擷取之太陽能模組21之目前輸出電流值IPV[n]與上一次輸出電流值IPV[n-1]之電流差值與預設電流值(第一預設電流值)，以判斷是否有遮蔽情況(即太陽能模組21中的部分或全部太陽能光電板有遮蔽情況發生)。若太陽能模組21之目前輸出電流值IPV[n]與上一次輸出電流值IPV[n-1]之電流差值小於預設電流值，即有遮蔽發生，對所擷取之太陽能模組21目前輸出電流值IPV[n]進行演算，以獲得全域最大操作功率點(步驟S205)。隨後，利用演算結果所獲取之最大操作功率點(即太陽能模組21之最大輸出電壓及最大輸出電流)，獲得對應之脈波控制信號PWM2之工作週期，亦即遮蔽控制信號之工作周期(步驟S207)。控制裝置25隨即會驅動開關控制裝置253輸出具對應工作周期之脈波控制信號PWM2(即遮蔽控制信號)至升壓式直流/直流轉換模組23之中的功率電晶體Q2，以提升目前直流匯流排20之功率。
    附帶一提的是，步驟S205所述之演算法可為利用太陽能模組21中固定的開路電壓Voc與短路電流Isc，獲取固定斜率(即開路電壓Voc/短路電流Isc)。承前述，無論太陽能光電板如何運作，其操作功率點皆會位於開路電壓Voc與短路電流Isc曲線之右側，故當遮蔽發生時，可將電流感測模組27所偵測之太陽能模組21目前輸出電流IPV[n]乘上此固定斜率，即可脫離區域最大值，重新追蹤至全域最大操作功率點。
    反之，若太陽能模組21之目前輸出電流IPV[n]與上一次輸出電流值IPV[n-1]之電流差值大於預設電流值，即無遮蔽現象發生，即對所擷取太陽能模組21之目前輸出電流值IPV[n]及太陽能模組21之目前輸出電壓值VPV[n]進行演算，以獲取太陽能模組21之目前輸出功率值PPV[n](步驟S209)。隨後，於步驟S211中，比較太陽能模組21之目前輸出功率值PPV[n]與上一次的輸出功率值PPV[n-1]。若太陽能模組21之目前輸出功率值PPV[n]大於上一次的輸出功率值PPV[n-1](亦即功率呈現上升趨勢)，則比較判斷太陽能模組21目前輸出電壓值VPV[n]是否大於上一次的輸出電壓值VPV[n-1](步驟S213)。若太陽能模組21之目前輸出電壓值VPV[n]大於上一次的輸出電壓值VPV[n-1]，則控制裝置25減少脈波控制信號PWM2之工作週期(步驟S215)。反之，若太陽能模組21之目前輸出電壓值VPV[n]小於上一次的輸出電壓值VPV[n-1]，則控制裝置25增加脈波控制信號PWM2之工作週期(步驟S217)。
    若太陽能模組21之目前輸出功率值PPV[n]小於上一次的輸出功率值PPV[n-1](亦即功率呈現下降趨勢)，則比較判斷太陽能模組21之目前輸出電壓值VPV[n]是否大於上一次的輸出電壓值VPV[n-1](步驟S219)。若太陽能模組21之目前輸出電壓值VPV[n]大於上一次的輸出電壓值VPV[n-1]，則控制裝置25增加脈波控制信號PWM2之工作週期(步驟S221)。反之，若太陽能模組21之目前輸出電壓值VPV[n]小於上一次的輸出電壓值VPV[n-1]，則控制裝置25減少脈波控制信號PWM2之工作週期(步驟S223)。
    無論是在步驟S215、S217、S221或S223，於完成計算脈波控制信號PWM2之工作週期後，將目前所獲取之太陽能模組21之目前輸出電壓值VPV[n]、太陽能模組21之目前輸出電流值IPV[n]與太陽能模組21之目前輸出功率值PPV[n]取代上一次之輸出電壓值VPV[n-1]、輸出電流值IPV[n-1]與輸出功率值PPV[n-1](步驟S225)。
    要說明的是，本發明實施例使用擾動觀察法為最大功率追蹤演算法，但其他最大功率追蹤演算法，例如電壓回授法、增量電導法，直線近似法等均可被運用於本發明，而本技術領域具有通常知識者應熟知上述各類最大功率追蹤演算方法，故不在此加以贅述，另外本發明並不限定所述之最大功率追蹤演算法實際實施方式，只要可達到計算太陽能光電板之最大功率運作點即可。此外圖6僅為最大功率追蹤演算法之示範實施例，並非用以限定本發明。
    值得一提的是，圖5所述之直流/直流轉換器控制方法與圖6所述之最大功率追蹤演算方法可如前所述利用程式設計設置於控制裝置25，以對併聯運轉式太陽能供電系統2進行控制。但本發明並不限定直流/直流轉換器控制方法與最大功率追蹤演算方法的實際設置方式及運用方式。 [獨立運轉式太陽能供電系統架構之實施例]
    獨立運轉式(stand alone)太陽能供電系統顧名思義係由太陽能光電板直接透過直流/直流轉換器，將能量轉換成負載所需的電力以驅動負載。因此，獨立供電系統可以不受市設電網路停電之影響，因而適用於高山或孤島等偏遠且不易設電力網路的地區。
    請參照圖7，圖7繪示獨立運轉式太陽能供電系統3之功能方塊圖。獨立運轉式太陽能供電系統3包括太陽能模組21、升壓式直流/直流轉換模組23、控制裝置25、蓄電池單元33、第一電流感測模組31a、第二電壓感測模組31b、第一電壓感測模組29a及第二電壓感測模組29b。獨立運轉式太陽能供電系統3可用以將太陽能模組21所產生之能量提供至直流負載30。蓄電池單元33可包含充放電模組(未繪示於圖7)與電池(未繪示於圖7)。控制裝置25則包含最大功率追蹤模組251、開關控制裝置253及微處理模組255。太陽能模組21之輸出端耦接於升壓式直流/直流轉換模組23之輸入端。升壓式直流/直流轉換模組23之輸出端耦接於直流負載30。蓄電池單元33耦接於太陽能模組21之輸出端與升壓式直流/直流轉換模組23之輸入端之間。第一電流感測模組31a耦接於太陽能模組21之輸出端與升壓式直流/直流轉換模組23之輸入端之間。第二電流感測模組31b耦接於直流負載30與升壓式直流/直流轉換模組23之輸出端之間。第一電壓感測模組29a耦接於太陽能模組21之輸出端。第二電壓感測模組29b則與直流負載30相並聯。
    獨立運轉式太陽能供電系統3運作簡單來說，控制裝置25可透過太陽能模組21經由升壓式直流/直流轉換模組23作電壓升壓轉換後，提供直流負載30所需電力。同時，太陽能模組21可於蓄電池單元33中電池未達上限時，進行充電。蓄電池單元33中電池可於太陽能模組21中的能量耗盡時(例如夜晚或日照不足時)，提供直流負載30所需電力。獨立運轉式太陽能供電系統3運作基本架構與操作方式與上述併聯運轉式太陽能供電系統2相似，故本技術領域具有通常知識者應可推知，獨立運轉式太陽能供電系統3實際控制方式，故不再贅述。
    獨立運轉式太陽能供電系統3中的控制裝置25，可利用上述實施例中所述之直流/直流轉換器控制方法，可依據直流負載30的情況，分段管制獨立運轉式太陽能供電系統3，以充分利用太陽能模組21經光伏效應轉換後產生之能量。
    控制裝置25可利用第二電流感測模組31b偵測升壓式直流/直流轉換模組23之輸出電流IL(即第二直流電流)及升壓式直流/直流轉換模組23之輸出電壓VL(即第二直流電壓)，判斷直流負載30的情況，進而依據預先設定模式控制驅動獨立運轉式太陽能供電系統3的運作。
    具體地說，控制裝置25可利用第二電流感測模組31b偵測升壓式直流/直流轉換模組23之輸出電流IL，第二電壓感測模組29b偵測升壓式直流/直流轉換模組23之輸出電壓VL進行演算，以獲取驅動直流負載30所需之功率PL。而當於直流負載30所需之功率PL小於預設輸出功率值，即代表直流負載30處於輕載狀態。控制裝置25驅動升壓式直流/直流轉換模組23執行固定導通時間模式，利用第一電壓感測模組29a與第二電壓感測模組29b分別擷取太陽能模組21之輸出電壓與直流負載30兩端之電壓，進行演算，以獲得控制升壓式直流/直流轉換模組23所需之脈波控制信號PWM2之工作周期(即固定導通時間控制信號之工作周期)。藉此，控制裝置25隨即會驅動開關控制裝置253輸出具對應工作周期之脈波控制信號PWM2(即固定導通時間控制信號)至升壓式直流/直流轉換模組23之中的功率電晶體Q2，以維持固定輸出電壓VL。要說明的是，此模式管控方法類似於圖5之步驟S105~S113。
    當控制裝置25對第二電流感測模組31b偵測之輸出電流IL，第二電壓感測模組29b偵測之輸出電壓VL進行演算，所獲取驅動直流負載30所需之功率PL大於預設輸出功率值，即代表直流負載30處於重載狀態。此時，控制裝置25可驅動升壓式直流/直流轉換模組23執行如前實施例所述之最大功率追蹤模式，利用第一電壓感測模組29a與第一電流感測模組31a分別擷取太陽能模組21之輸出電壓VPV(即第一直流電壓)與太陽能模組21之輸出電流IPV(即第一直流電流)以獲取太陽能模組21之最大操作功率點以及對應之脈波控制信號PWM2之工作周期(即最大功率控制信號之工作周期)，以對升壓式直流/直流轉換模組23進行相對應控制。藉此，控制裝置25隨即會驅動開關控制裝置253輸出具對應工作周期之脈波控制信號PWM2(即最大功率控制信號)至升壓式直流/直流轉換模組23之中的功率電晶體Q2，以提升輸出功率。換言之，此模式管控方法類似於圖6之步驟S201~S225。
    值得一提的是，獨立運轉式太陽能供電系統3之控制方式可如先前所述，以程式設計方式設於控制裝置25中的微處理模組255。預設輸出功率值也可依據系統設計需求而設置於控制裝置25中的微處理模組255。控制裝置25也可由數位訊號處理器來實現，即最大功率追蹤模組251、開關控制裝置253及微處理模組255可以程式設計方式整合於數位訊號處理器，以控制管理獨立運轉式太陽能供電系統3。要說明的是，本發明並不限定控制裝置25與預設輸出功率值的實體架構及或實際設計方式。此外，圖7僅為獨立運轉式太陽能供電系統架構之示意圖，並非用以限定本發明。 [實施例的可能功效]
    請參照圖8，圖8繪示本發明實施例所提供併聯運轉式太陽能供電系統2之電路運作波形示意圖。曲線C31為流經電感L2之電流波形示意圖。曲線C33為功率電晶體Q2截止時跨壓波形示意圖。曲線C35為升壓式直流/直流轉換模組23中輸入至功率電晶體Q2閘極之脈波控制信號波形示意圖。曲線C37則繪示直流匯流排20之電壓波形示意圖。
    如圖8所示，控制裝置25藉由控制升壓式直流/直流轉換模組23，以多段式方式管理控制併聯運轉式太陽能供電系統2。
    舉例來說，以直流匯流排20之最大電壓為400V DC為例，當所偵測之目前直流匯流排20的電壓大於400V DC時(即時間點TB)，控制裝置25會停止升壓式直流/直流轉換模組23之運作，藉以停止太陽能模組21供電至直流匯流排20。當所偵測之目前直流匯流排20的電壓介於390V~395V DC之間(即時間點TA與TC)，控制裝置25會驅動升壓式直流/直流轉換模組23維持直流匯流排20之電壓Vbus，以使併聯運轉式太陽能供電系統2操作於固定導通時間模式。同理，當所偵測之目前直流匯流排20的電壓低於390V DC之間(即時間點TD)，控制裝置25會進行最大功率追蹤模式，搜尋太陽能模組21之最大操作功率點直至直流匯流排20之電壓高於390V DC。據此，與一般運用於太陽能供電系統電路之升壓式直流/直流轉換模組運作模式相比較(圖2)，本發明實施例所提供升壓式直流/直流轉換模組23利用上述之直流/直流轉換器控制方法，可於供電系統之輸出電壓工作範圍內，固定切換升壓式直流/直流轉換模組23，藉此可避免升壓式直流/直流轉換模組23切換過於頻繁，提升系統的穩定性，同時亦可充分利用太陽能模組21所產生之能量。
    綜上所述，本發明實施例所提供的直流/直流轉換器控制方法與電壓轉換系統，適用於管理和控制太陽能供電系統。此直流/直流轉換器控制方法可依據電壓及電流感測元件所偵測之後端電路之需求狀態(例如匯流排之電壓或負載之狀態)與太陽能光電板之供電情況，有效地控制驅動直流/直流轉換器，以使太陽能供電系統，運作太陽能光電板之最大操作功率點。同時，此方法可於預設條件下使直流/直流轉換器輸出固定電壓，藉此可避免直流/直流換器切換頻率過於頻繁，進而可提升系統穩定度，及供電效率，亦可延長太陽能光電板之運作時間，從而提升太陽能光電板利用性及經濟效益。
    以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
    1．．．傳統典型太陽能供電系統
    11、21．．．太陽能模組
    13、23．．．升壓式直流/直流轉換模組
    15．．．負載
    2．．．併聯運轉式太陽能供電系統
    20．．．直流匯流排
    25．．．控制裝置
    251．．．最大功率追蹤模組
    253．．．開關控制裝置
    255．．．微處理模組
    27．．．電流感測模組
    3．．．獨立運轉式太陽能供電系統
    30．．．直流負載
    31a．．．第一電流感測模組
    31b．．．第二電流感測模組
    29a．．．第一電壓感測模組
    29b．．．第二電壓感測模組
    L1、L2．．．電感
    C1~C4．．．電容
    Q1、Q2．．．功率電晶體
    D1、D2．．．二極體
    Vo．．．輸出電壓
    VPV．．．太陽能模組之輸出電壓
    IPV．．．太陽能模組之輸出電流
    VBUS．．．直流匯流排之電壓
    VL．．．負載電壓
    IL．．．負載電流
    V*．．．太陽能模組之最大操作電壓
    I*．．．太陽能模組之最大操作電流
    Voc．．．太陽能模組之開路電壓
    Isc．．．太陽能模組之閉路電流
    T1、T2、T3、TA、TB、TC、TD．．．電路運作時間點
    PWM1、PWM2．．．脈波控制信號
    P1、P2．．．點
    C11~C17．．．曲線
    C21~25．．．曲線
    S101~S117．．．步驟
    S201~S225．．．步驟
    圖1是傳統典型太陽能供電系統的系統架構示意圖。
    圖2繪示典型升壓式直流/直流轉換器之電路運作波形示意圖。
    圖3是本發明實施例提供的併聯運轉式太陽能供電系統之功能方塊圖。
    圖4是典型太陽能光電板特性曲線示意圖。
    圖5是本發明實施例所提供直流/直流轉換器控制方法流程圖。
    圖6是本發明實施例所提供最大功率追蹤演算方法。
    圖7是本發明實施例所提供獨立運轉式太陽能供電系統之功能方塊圖。
    圖8是本發明實施例所提供太陽能供電系統電路運作波形示意圖。
    S101~S117．．．步驟
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種直流/直流轉換器的控制方法，用於對一太陽能模組輸出之一第一直流電壓作電壓轉換後輸出一第二直流電壓至一直流匯流排，該控制方法包括：偵測該第二直流電壓；判斷該第二直流電壓是否介於一預設工作電壓範圍；當該第二直流電壓介於該預設工作電壓範圍內時，驅動該直流/直流轉換器進入一固定導通時間模式，以維持固定該第二直流電壓；以及若當該第二直流電壓低於該預設工作電壓範圍，驅動該直流/直流轉換器進入一最大功率追蹤模式，並進行最大功率追蹤，以提升直流輸出功率。
    [2] 如申請專利範圍第1項之直流/直流轉換器的控制方法，其中該控制方法更包括：當該第二直流電壓高於該預設工作電壓範圍時，截止該直流/直流轉換器運轉，以停止輸出該第二直流電壓至該直流匯流排。
    [3] 如申請專利範圍第1項之直流/直流轉換器的控制方法，其中該固定導通時間模式之建立方法包括：偵測該第一直流電壓；依據所偵測該第一直流電壓以及該第二直流電壓，產出一固定導通時間控制信號；以及利用該固定導通時間控制信號驅動控制該直流/直流轉換器，維持固定該第二直流電壓。
    [4] 如申請專利範圍第1項之直流/直流轉換器的控制方法，其中該最大功率追蹤模式之建立方法包括：偵測該太陽能模組輸出之一第一直流電流；對該第一直流電壓與該第一直流電流進行最大功率演算，以獲得該太陽能模組之一最大功率操作點；依據該最大功率操作點，產出一最大功率控制信號；以及使該最大功率控制信號驅動控制該直流/直流轉換器，以提升直流輸出功率；其中該最大功率操作點為該太陽能模組運作於最大功率時所輸出之該第一直流電壓及該第一直流電流。
    [5] 如申請專利範圍第4項之直流/直流轉換器的控制方法，其中該最大功率追蹤模式之建立方法更包括：於偵測該第一直流電流後，進行演算獲取與上一次第一直流電流之一電流差值；比較該電流差值與一預設電流值並判斷該電流差值是否小於該預設電流值；當該電流差值小於該預設電流值時，對該第一直流電流進行演算，以獲得該太陽能模組之一全域最大功率操作點；依據該全域最大功率操作點，產出一遮蔽控制信號；以及輸出該遮蔽控制信號以對應驅動該直流/直流轉換器，進而提升直流輸出功率。
    [6] 一種電壓轉換系統，適用於將一太陽能模組所輸出之一第一直流電壓經電壓轉換後，輸出一第二直流電壓並提供給一直流匯流排，包括：一直流/直流轉換器，耦接於該太陽能模組之輸出端，用以將該第一直流電壓作電壓轉換後，輸出該第二直流電壓至該直流匯流排；一第一電壓感測模組，耦接於該太陽能模組之輸出端，用以偵測該第一直流電壓；一第一電流感測模組，耦接該太陽能模組之輸出端與該直流/直流轉換器之輸入端之間，用以偵測該太陽能模組輸出之一第一直流電流；一第二電壓感測模組，耦接於該直流/直流轉換器之輸出端，用以偵測該第二直流電壓；以及一控制裝置，耦接該第一電壓感測模組、該第一電流感測模組、該第二電壓感測模組以及該直流/直流轉換器，該控制裝置用以比較該第二直流電壓與一預設工作電壓範圍，並當該第二直流電壓介於該預設工作電壓範圍內時，輸出一固定導通時間控制信號驅動該直流/直流轉換器，以維持固定該第二直流電壓；當該第二直流電壓低於該預設工作電壓範圍，輸出一最大功率控制信號驅動該直流/直流轉換器進行最大功率追蹤演算，以提升直流輸出功率。
    [7] 一種直流/直流轉換器的控制方法，將一太陽能模組輸出之一第一直流電壓作電壓轉換後輸出一第二直流電壓，以驅動一負載，該控制方法包括：偵測該第二直流電壓與該直流/直流轉換器輸出之一第二直流電流；對該第二直流電壓及該第二直流電流進行演算，以獲取一輸出功率；比較該輸出功率與一預設輸出功率值；當該輸出功率小於該預設輸出功率值時，驅動該直流/直流轉換器進入一固定導通時間模式，以維持固定該第二直流電壓；以及若當該輸出功率大於該預設輸出功率值時，驅動該直流/直流轉換器進入一最大功率追蹤模式，並進行最大功率追蹤，以提升直流匯流排功率。
    [8] 如申請專利範圍第7項之直流/直流轉換器的控制方法，其中該固定導通時間模式之建立方法包括：偵測該第一直流電壓；依據所偵測該第一直流電壓以及該第二直流電壓，產出一固定導通時間控制信號；以及使該固定導通時間控制信號驅動控制該直流/直流轉換器，維持固定該第二直流電壓。
    [9] 如申請專利範圍第7項之直流/直流轉換器的控制方法，其中該最大功率追蹤模式之建立方法包括：偵測該太陽能模組輸出之一第一直流電流；對該第一直流電壓與該第一直流電流進行最大功率演算，以獲得該太陽能模組之一最大功率操作點；依據該最大功率操作點，產出一最大功率控制信號；以及使該最大功率控制信號驅動控制該直流/直流轉換器，以提升直流輸出功率；其中該最大功率操作點為該太陽能模組運作於最大功率時所輸出之該第一直流電壓及該第一直流電流。
    [10] 一種電壓轉換系統，適用於將一太陽能模組所輸出之一第一直流電壓經電壓轉換後，輸出一第二直流電壓以驅動一負載，包括：一直流/直流轉換器，耦接於該太陽能模組之輸出端，用以將該第一直流電壓作電壓轉換後，輸出該第二直流電壓至該負載；一第一電壓感測模組，耦接於該太陽能模組之輸出端，用以偵測該第一直流電壓；一第一電流感測模組，耦接該太陽能模組之輸出端與該直流/直流轉換器之輸入端之間，用以偵測該太陽能模組輸出之一第一直流電流；一第二電壓感測模組，耦接於該直流/直流轉換器之輸出端，用以偵測該第二直流電壓；以及一第二電流感測模組，耦接於該直流/直流轉換器之輸出端與該負載之間，用以偵測該直流/直流轉換器之一第二直流電流；以及一控制裝置，耦接該第一電壓感測模組、該第一電流感測模組、該第二電壓感測模組、該第二電流感測模組以及該直流/直流轉換器，該控制裝置用以對該第二直流電壓與該第二直流電流進行演算，並獲取一輸出功率；該控制裝置比較該輸出功率與一預設輸出功率值；當該輸出功率小於該預設輸出功率值時，輸出一固定導通時間控制信號驅動該直流/直流轉換器，以維持固定該第二直流電壓；若當該輸出功率大於該預設輸出功率值時，輸出一最大功率控制信號驅動該直流/直流轉換器進行最大功率追蹤演算，以提升直流輸出功率。
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