Komutācijas režīma barošanas avoti (SMPS) ir būtiski saules fotoelektrisko (PV) sistēmu potenciāla atraisīšanai, galvenokārt to izcilās efektivitātes un elastīgo sprieguma pārveidošanas iespēju dēļ. Atšķirībā no mazāk efektīviem lineārajiem regulatoriem, SMPS ātri ieslēdz un izslēdz jaudas elektroniskos tranzistorus (piemēram, MOSFET vai IGBT) augstās frekvencēs (no kHz līdz MHz).

Pamatprincips un saules enerģijas atbilstība:

Šī augstfrekvences komutācija rada pulsējošu līdzstrāvas spriegumu. Kontrolējot komutāciju darba cikls (ieslēgšanas laika un izslēgšanas laika attiecība), vidējo izejas spriegumu vai strāvu var precīzi regulēt. Šis impulsa spriegums pēc tam tiek izlīdzināts stabilā līdzstrāvas izejā, izmantojot induktorus, kondensatorus un transformatorus. Svarīgi ir tas, ka komutācijas pāreju laikā siltuma veidā tiek izkliedēta minimāla enerģija, kas ļauj sasniegt efektivitāti, kas bieži vien pārsniedz 90–95%. Tas ir ārkārtīgi svarīgi saules enerģijas lietojumos, kur ir kritiski svarīgi maksimāli palielināt enerģijas ieguvi no dārgiem paneļiem.

Galvenie saules enerģijas pielietojumi:

1. Maksimālās jaudas punkta izsekošanas (MPPT) uzlādes kontrolieri: Šis ir vissvarīgākais pielietojums. Saules paneļa jauda (spriegums x strāva) ievērojami mainās atkarībā no saules gaismas intensitātes un temperatūras. MPPT algoritms nepārtraukti atrod paneļa optimālo darbības punktu (maksimālo jaudas punktu — MPP). SMPS bāzes līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājs darbojas kā darba zirgs. Tas dinamiski pielāgo savu efektīvo ieejas pretestību, mainot darba ciklu, piespiežot paneļus darboties ar MPP spriegumu. Vienlaikus tas efektīvi pārveido šo ieejas spriegumu precīzajā spriegumā, kas nepieciešams akumulatoru bloka uzlādēšanai (piemēram, samazinot paneļa spriegumu no 30–40 V līdz 12 V vai 24 V akumulatora spriegumam). SMPS augstā efektivitāte nodrošina minimālus enerģijas zudumus šajā svarīgajā pārveidošanas un optimizācijas posmā.

2. Līdzstrāvas-līdzstrāvas optimizētāji (moduļu līmeņa jaudas elektronika — MLPE): Šīs ierīces, kas piestiprinātas atsevišķiem saules paneļiem, satur SMPS (elektroniskās enerģijas barošanas avotu). Tās katram panelim veic MPPT neatkarīgi, mazinot ēnojuma vai neatbilstības starp paneļiem virknē negatīvo ietekmi. Tās arī pārveido paneļa mainīgo līdzstrāvas izeju standartizētā, optimizētā līdzstrāvas spriegumā, kas tiek ievadīts centrālajā invertorā, tādējādi uzlabojot kopējo sistēmas ražu.

3. Režģa savienojuma invertori (līdzstrāvas-maiņstrāvas posms): Lai gan galīgā izeja ir maiņstrāva, tīklam pieslēgta invertora sākotnējais posms ietver augstas efektivitātes līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidošanu, izmantojot SMPS tehnoloģiju. Šajā posmā bieži tiek paaugstināts relatīvi zemais līdzstrāvas spriegums no virknes vai optimizētāja (piemēram, 200–600 V) līdz daudz augstākam līdzstrāvas spriegumam (piemēram, 600–800 V). Šis augstākais līdzstrāvas spriegums ir būtisks, lai nākamais invertora posms varētu efektīvi sintezēt tīklam saderīgu maiņstrāvas spriegumu. SMPS efektivitāte tieši ietekmē invertora kopējo pārveidošanas efektivitāti.

Būtībā komutācijas režīma barošanas avotu augstā efektivitāte, precīzā vadāmība un divvirzienu sprieguma pārveidošanas spēja (pakāpeniska/palielināta vai pazeminoša/sprieguma samazināšana) padara tos neaizstājamus, lai maksimāli palielinātu enerģijas ieguvi, nodrošinātu viedu MPPT vadību, integrāciju ar akumulatoriem un veicinātu efektīvu tīkla pieslēgumu mūsdienu saules enerģijas sistēmās.