Impulsiniai maitinimo šaltiniai (SMPS) yra labai svarbūs norint išlaisvinti saulės fotovoltinių (FV) sistemų potencialą, pirmiausia dėl jų išskirtinio efektyvumo ir lanksčių įtampos konvertavimo galimybių. Skirtingai nuo mažiau efektyvių linijinių reguliatorių, SMPS greitai įjungia ir išjungia galios elektroninius tranzistorius (pvz., MOSFET arba IGBT) aukštais dažniais (nuo kHz iki MHz).

Pagrindinis principas ir saulės energijos aktualumas:

Šis aukšto dažnio perjungimas sukuria impulsinę nuolatinę įtampą. Valdydamas perjungimą darbo ciklas (įjungimo ir išjungimo laiko santykis), vidutinę išėjimo įtampą arba srovę galima tiksliai reguliuoti. Ši impulsinė įtampa tada išlyginama į stabilią nuolatinės srovės išėjimą naudojant induktorius, kondensatorius ir transformatorius. Svarbiausia, kad perjungimo perėjimų metu šilumos pavidalu išsklaidoma minimali energija, todėl efektyvumas dažnai viršija 90–95 %. Tai itin svarbu saulės energijos sistemose, kur labai svarbu maksimaliai padidinti energijos surinkimą iš brangių plokščių.

Pagrindinės saulės energijos taikymo sritys:

1. Maksimalaus maitinimo taško sekimo (MPPT) įkrovimo valdikliai: Tai yra svarbiausias pritaikymas. Saulės baterijų išvestis (įtampa x srovė) labai kinta priklausomai nuo saulės šviesos intensyvumo ir temperatūros. MPPT algoritmas nuolat randa optimalų baterijos veikimo tašką (maksimalų galios tašką – MPP). SMPS pagrindu veikiantis nuolatinės srovės keitiklis veikia kaip darbinis arkliukas. Jis dinamiškai reguliuoja savo efektyviąją įėjimo varžą keisdamas savo darbo ciklą, priversdamas baterijas veikti MPP įtampa. Tuo pačiu metu jis efektyviai konvertuoja šią įėjimo įtampą į tikslią įtampą, reikalingą akumuliatorių bankui įkrauti (pvz., sumažindamas 30–40 V baterijos įtampą iki 12 V arba 24 V akumuliatoriaus įtampos). Didelis SMPS efektyvumas užtikrina minimalius energijos nuostolius šio svarbaus konvertavimo ir optimizavimo etapo metu.

2. Nuolatinės srovės nuolatinės srovės optimizatoriai (modulinio lygio galios elektronika – MLPE): Šie įrenginiai, pritvirtinti prie atskirų saulės baterijų, turi SMPS (elektroninį maitinimo šaltinį). Jie atlieka MPPT kiekvienam baterijų tipui atskirai, taip sumažindami neigiamą šešėliavimo ar neatitikimų tarp baterijų grandinėje poveikį. Jie taip pat konvertuoja baterijos kintamą nuolatinę įtampą į standartizuotą, optimizuotą nuolatinę įtampą, kuri tiekiama į centrinį keitiklį, taip padidindami bendrą sistemos našumą.

3. Tinklelio jungčių keitikliai (nuolatinės-kintamosios srovės etapas): Nors galutinė išėjimo įtampa yra kintamoji, pradinis tinkle prijungto keitiklio etapas apima didelio efektyvumo nuolatinės srovės konversiją naudojant SMPS technologiją. Šiame etape santykinai žema nuolatinė įtampa iš stygos arba optimizatoriaus (pvz., 200–600 V) dažnai padidinama iki daug aukštesnės nuolatinės įtampos (pvz., 600–800 V). Ši aukštesnė nuolatinė įtampa yra būtina, kad vėlesnis keitiklio etapas galėtų efektyviai sintetinti su tinklu suderinamą kintamąją įtampą. SMPS efektyvumas tiesiogiai veikia bendrą keitiklio konversijos efektyvumą.

Iš esmės, didelis efektyvumas, tikslus valdymas ir dvikryptė įtampos konvertavimo galimybė (didinimas/stiprinimas arba mažinimas/įtampos mažinimas) impulsinių maitinimo šaltinių atveju daro juos nepakeičiamais siekiant maksimaliai padidinti energijos suvartojimą, įgalinti išmanųjį MPPT valdymą, integravimą su baterijomis ir efektyvų prijungimą prie tinklo šiuolaikinėse saulės energijos sistemose.