Прекинувачките напојувања (SMPS) се од фундаментално значење за отклучување на потенцијалот на соларните фотоволтаични (PV) системи, првенствено поради нивната исклучителна ефикасност и флексибилни можности за конверзија на напон. За разлика од помалку ефикасните линеарни регулатори, SMPS брзо ги вклучуваат и исклучуваат енергетските електронски транзистори (како MOSFET или IGBT) на високи фреквенции (kHz до MHz).

Основен принцип и релевантност на сонцето:

Ова високофреквентно префрлување создава пулсен еднонасочен напон. Со контролирање на префрлувањето работен циклус (односот на времето на вклучување и времето на исклучување), просечниот излезен напон или струја може прецизно да се регулира. Овој пулсен напон потоа се измазнува во стабилен еднонасочен излез со помош на индуктори, кондензатори и трансформатори. Клучно е што минимална енергија се троши како топлина за време на префрлувачките премини, овозможувајќи ефикасност што често надминува 90-95%. Ова е од клучно значење кај соларните апликации каде што максимизирањето на собирањето енергија од скапите панели е клучно.

Клучни примени во сончевата енергија:

1. Контролери за полнење со максимално следење на Power Point (MPPT): Ова е најкритичната примена. Излезот на соларниот панел (напон x струја) значително варира во зависност од интензитетот на сончевата светлина и температурата. MPPT алгоритам континуирано ја наоѓа оптималната работна точка на панелот (максимална точка на моќност - MPP). DC-DC конвертор базиран на SMPS делува како работна сила. Тој динамички го прилагодува својот ефективен влезен отпор со менување на својот работен циклус, принудувајќи ги панелите да работат на MPP напонот. Истовремено, тој ефикасно го конвертира овој влезен напон во прецизниот напон потребен за полнење на батеријата (на пр., намалување на напонот на панелот од 30-40V на 12V или 24V напон на батеријата). Високата ефикасност на SMPS обезбедува минимална загуба на енергија за време на овој клучен чекор на конверзија и оптимизација.

2. DC-DC оптимизатори (електроника за напојување на ниво на модул - MLPE): Прикачени на поединечни соларни панели, овие уреди содржат SMPS. Тие извршуваат MPPT за секој панел независно, ублажувајќи го негативното влијание на засенчувањето или несовпаѓањето помеѓу панелите во низа. Тие исто така го конвертираат променливиот DC излез на панелот во стандардизиран, оптимизиран DC напон за влез во централен инвертер, зголемувајќи го целокупниот принос на системот.

3. Инвертори поврзани со мрежа (DC-AC фаза): Иако конечниот излез е AC, почетната фаза во рамките на инвертер поврзан со мрежа вклучува високоефикасна DC-DC конверзија со користење на SMPS технологија. Оваа фаза често го зголемува релативно нискиот DC напон од низата или оптимизаторот (на пр., 200-600V) на многу повисок DC напон (на пр., 600-800V). Овој повисок DC напон е од суштинско значење за следната фаза на инверторот ефикасно да синтетизира мрежно компатибилен AC напон. Ефикасноста на SMPS директно влијае на целокупната ефикасност на конверзија на инверторот.

Всушност, високата ефикасност, прецизната контрола и можноста за двонасочна конверзија на напон (зголемување/засилување или намалување/забрзување) на напојувањата во прекинувачки режим ги прават неопходни за максимизирање на собирањето енергија, овозможување паметна MPPT контрола, интегрирање со батерии и олеснување на ефикасно поврзување со мрежата во рамките на современите системи за соларна енергија.