Učinkovitost solarnih pretvarača

Učinkovitost solarnih pretvarača odnosi se na rastuće tržište solarnih pretvarača (fotonaponskih pretvarača) zbog potražnje za obnovljivom energijom. A ovi pretvarači zahtijevaju izuzetno visoku učinkovitost i pouzdanost. Ispitani su strujni krugovi koji se koriste u ovim pretvaračima i preporučeni su najbolji izbori za prekidače i ispravljače. Opća struktura fotoelektričnog pretvarača prikazana je na slici 1, a na raspolaganju su tri različita pretvarača. Sunčeva svjetlost obasjava solarne module spojene u seriju, a svaki modul sadrži skup jedinica solarnih ćelija povezanih u seriju. Napon istosmjerne struje (DC) koji generiraju solarni moduli kreće se od nekoliko stotina volti, ovisno o uvjetima osvjetljenja niza modula, temperaturi baterije i broju modula u nizu.
Primarna funkcija ovog tipa pretvarača je pretvaranje ulaznog istosmjernog napona u stabilnu vrijednost. Ova funkcija se postiže preko pretvarača pojačanja i zahtijeva prekidač za pojačanje i diodu za pojačanje. U prvoj strukturi, nakon stupnja pojačanja, nalazi se izolirani puni mosni pretvarač. Funkcija punog premosnog transformatora je osigurati izolaciju. Drugi puni premosni pretvarač na izlazu koristi se za pretvaranje istosmjerne struje prvog stupnja punog premosnog pretvarača u izmjenični napon. Njegov izlaz se filtrira prije spajanja na mrežnu mrežu izmjenične struje preko dodatnog relejnog prekidača s dvostrukim kontaktom, s ciljem osiguravanja sigurne izolacije tijekom kvarova i izolacije od električne mreže noću. Druga struktura je neizolirana shema. Među njima, izmjenični izmjenični napon izravno se generira izlaznim istosmjernim naponom iz stupnja pojačanja. Treća struktura koristi inovativnu strukturu topologije sklopki napajanja i energetskih dioda, integrirajući funkcije pojačanja i AC generacije AC u namjensku topologiju. Iako je učinkovitost pretvorbe solarnih panela vrlo niska, ključno je održati učinkovitost pretvarača što bliže 100 posto. U Njemačkoj se očekuje da će serijski modul od 3kW instaliran na krovu okrenutom prema jugu proizvoditi 2550 kWh električne energije godišnje. Ako se učinkovitost pretvarača poveća s 95 posto na 96 posto, može se proizvesti dodatnih 25 kWh godišnje. Trošak korištenja dodatnih solarnih modula za generiranje ovih 25kWh jednak je dodavanju pretvarača. Budući da povećanje učinkovitosti s 95 posto na 96 posto ne udvostručuje trošak pretvarača, ulaganje u učinkovitije pretvarače neizbježan je izbor. Za dizajne u nastajanju, poboljšanje učinkovitosti pretvarača s najisplativijim pristupom ključni je kriterij dizajna. Pouzdanost i cijena pretvarača dva su druga kriterija dizajna. Veća učinkovitost može smanjiti fluktuacije temperature tijekom ciklusa opterećenja, čime se poboljšava pouzdanost. Stoga su ti kriteriji zapravo međusobno povezani. Korištenje modula također poboljšava pouzdanost.