لازم به ذکر است که ماژول LM2596 توانایی افزایش ولتاژ را ندارد و فقط از ماکزیمم ولتاژ می تواند به مقداری تنظیم شده بکاهد.
امروزه، بخش بزرگی از سیستمهای فتوولتائیک بهصورت متصل به شبکه مورد استفاده قرار میگیرند و اینورترهایی که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل میکنند، وظیفه این اتصال را بر عهده دارند. یک «اینورتر خورشیدی» (Solar Inverter) برای داشتن عملکردی مناسب بهعنوان بخش انتقال توان سیستم فتوولتائیک باید ویژگیهای مطلوبی داشته باشد. رویکرد کنترل اینورتر قدرت که ارتباط منبع فتوولتائیک با شبکه برق را برقرار میکند، باید برای حصول اطمینان از انتقال انرژی بهصورت کارآمد، اهداف اصلی زیر را برآورده سازد:
بنابراین ساختار اینورتر به هر شکلی که باشد باید موارد بالا را برآورده سازد. با توجه به نحوه قرارگیری اینورترها در کنار ماژولها و یا آرایههای فتوولتائیک، پیکربندیهای مختلفی برای اتصال یک سیستم فتوولتائیک به شبکه وجود دارد. با نگاهی به مراجع مربوطه میتوان ساختار اینورترهای خورشیدی را در چهار دسته متداول ساختار اینورتر مرکزی، ساختار اینورتر رشتهای، ساختار اینورتر چندرشتهای و ساختار میکرواینورتر یا اینورتر ماژول-یکپارچه دستهبندی کرد. در ادامه توضیحات مختصری در مورد هر یک از این پیکربندیها داده خواهد شد.

مبدلهای قدرت DC به DC کاربردهای متنوعی در کامپیوترهای شخصی، تجهیزات اداری مثل پرینتر و اسکنر، سیستم الکتریکی فضاپیماها، تجهیزات مخابراتی، سیستمهای قدرت، درایو موتورهای DC، انرژیهای تجدیدپذیر و غیره دارند.
ورودی مبدل DC/DC، یک ولتاژ تنظیمنشده dc (
تفاوت دارد. برای مثال در یک کامپیوتر که از برق 120 ولت یا 230 ولت ac تغذیه میشود، ابتدا ولتاژ یکسو شده و به ترتیب به ولتاژ dc تقریباً 170 یا 340 ولت میرسد. یک یا چند مبدل در کامپیوتر وجود دارند که این مقدار dc را به یک مقدار dc دیگر با سطح ولتاژ پایینتر تبدیل میکنند تا برای آیسیهای مدار قابل استفاده باشد.
بازده مبدلهای ایدهآل، 100 درصد است، اما در عمل معمولاً بازدهی 70 تا 95 درصد به دست میآید. دستیابی به این بازدهی با مدارهای «سوئیچینگ» (Switched‐mode) یا «چاپر» (Chopper) امکانپذیر است که اجزای آنها تلفات توان بسیار کمی دارند. با «مدولاسیون پهنای پالس» (Pulse‐width modulation) یا PWM، میتوان ولتاژ خروجی را کنترل و تنظیم کرد. این رویکرد در مبدلهای dc/ac پربازده (اینورترها و تقویت کننده توان)، مبدلهای ac/ac و تعدادی از مبدلهای ac/dc (یکسوکنندههای هارمونیک پایین) نیز به کار میرود.
شکل زیر، یک مبدل dc/dc را نشان میدهد که با عنوان «مبدل باک» (buck
converter) یا مبدل کاهنده شناخته میشود. همانطور که میبینیم، یک سوئیچ
تکقطب دومسیره (single‐pole double‐throw) یا SPDT به ورودی dc مبدل متصل
شده است. اگر سوئیچ روی وضعیت 1 باشد، ولتاژ خروجی
است. در عمل، یک کلید یا سوئیچ SPDT با قطعات نیمههادی مانند دیود ماسفت، آیجیبیتی (IGBT)، ترانزیستور یا تریستور تحقق مییابد. فرکانس سوئیچینگ این قطعات معمولاً بسته به سرعت قطعه نیمههادی، از 1kHz تا 1MHz است.

«شبکه کلید» (Switch network)، مولفه dc ولتاژ را تغییر میدهد. طبق آنالیز فوریه، مولفه dc یک شکل موج برابر با مقدار میانگین آن است. میانگین ولتاژ
با رابطه زیر محاسبه میشود:

انتگرال رابطه (۱) برابر با ناحیه زیر شکل موج یا ضرب اندازه
کمتر یا مساوی با آن است.
در حالت ایدهآل، توان تلف شده شبکه کلید صفر است. وقتی اتصال بسته میشود، کلید هدایت میکند و ولتاژ دو سر آن صفر است. بنابراین، توان تلف شدهای هم ندارد. وقتی اتصال کلید باز باشد، جریانی در آن برقرار نیست، بنابراین توان اتلافی نیز نخواهد داشت. در نتیجه، یک شبکه کلید ایدهآل، مولفه dc ولتاژ را بدون اتلاف توان تغییر میدهد.
هرچند مولفه dc ولتاژ
) با رابطه زیر قابل محاسبه است:

فرکانس گوشه به گونهای انتخاب میشود که به اندازه کافی کمتر از فرکانس سوئیچینگ باشد. بنابرابن، فیلتر فقط مولفه dc ولتاژ
را عبور میدهد. از آنجایی که خازن و سلف ایدهآل در نظر گرفته شدهاند، فیلتر، هارمونیکهای سوئیچینگ را بدون اتلاف توان از بین میبرد. در نتیجه، مبدل، یک ولتاژ خروجی dc تولید میکند که اندازه آن با دوره کاری D قابل کنترل است.
نسبت تبدیل (conversion ratio) یا (M(D به عنوان نسبت ولتاژ dc خروجی V به ولتاژ dc ورودی
در شرایط حالت ماندگار تعریف میشود:

برای یک مبدل کاهنده، (M(D برابر است با:
![]()
این رابطه در شکل 2 رسم شده است. میتوان مشاهده کرد که ولتاژ dc خروجی V، با تنظیم دوره کاری D بین 0 و
قابل کنترل است.

شکل 3 نحوه پیادهسازی شبکه کلید مبدل باک را با استفاده از یک ماسفت
قدرت و یک دیود نشان میدهد. مدار راهانداز گیت، با دستور سیگنال منطقی
در بخش باقیمانده دوره تناوب هدایت خواهد کرد. دیودهایی که اینچنین عمل میکنند، «دیود هرزگرد» (freewheeling diode) نامیده میشوند.

از آنجایی که ولتاژ خروجی مبدل تابعی از دوره کاری D است، با یک سیستم
کنترل میتوان دوره کاری را تغییر داد و ولتاژ خروجی را برای رسیدن به
مقدار مرجع
رابطه تناسبی دارد. این روش گاهی کنترل مُد ولتاژ (voltage‐mode control) نامیده میشود.
اگر سیستم کنترل به خوبی طراحی شده باشد، دوره کاری به صورت خودکار و به گونهای تنظیم خواهد شد که ولتاژ خروجی
را میگیرد، سیستم فیدبک به گونهای طراحی شده که اساساً پهنای باند آن، کمتر از فرکانس سوئیچینگ باشد.
تعداد زیادی از مبدلهای dc به dc اندازه و پلاریته ولتاژ ورودی را تغییر میدهند. شکل زیر، چند نمونه مبدل dc/dc متداول را همراه با نمودار نسبت تبدیل آنها نشان میدهد. در هر یک از مدارها، کلید با یک ماسفت و یک دیود تحقق یافته است، هرچند از سایر قطعات نیمههادی نیز میتوان استفاده کرد.

مبدل نخست، «مبدل باک» یا کاهنده است که ولتاژ dc را کاهش میدهد و نسبت تبدیل آن
است.
در «مبدل باک-بوست» (buck‐boost converter) یا کاهنده-افزاینده، سوئیچ،
به صورت متناوب سلف را بین ورودی و ولتاژ خروجی قرار میدهد. این مبدل،
پلاریته ولتاژ را معکوس میکند و میتواند اندازه آن را کاهش یا افزایش
دهد. نسبت تبدیل در این مبدل
است.
«مبدل چوک» (Cuk converter)، دو سلف دارد که با ورودی و خروجی مدار سری هستند. شبکه کلید، به صورت تناوبی خازن را در مسیر سلفهای خروجی و ورودی قرار میدهد. نسبت تبدیل این مبدل مشابه نسبت تبدیل مبدل کاهنده-افزاینده است و علاوه بر توانایی تغییر پلاریته ولتاژ میتواند آن را کاهش یا افزایش دهد.
«مبدل سپیک» (single‐ended primary inductance converter) یا SEPIC،
توانایی کاهش یا افزایش ولتاژ را دارد، اما نمیتواند پلاریته آن را تغییر
دهد. نسبت تبدیل این مبدل
یک «منبع جریان»، عنصری از مدار است که بدون توجه به ولتاژ دو سرش، جریان ثابتی به مدار تزریق میکند. مفاهیم مربوط به منابع جریان ثابت ایدهآل، مشابه منابع ولتاژ ایدهآل است که در آموزش قبلی توضیح دادیم. نماد منبع جریان، دایرهای است که بردار داخل آن، جهت جریان را نشان میدهد. جهت جریان، متناظر با پلاریته منبع ولتاژ است و از سر مثبت خارج میشود. از حرف I برای مشخص کردن این منبع استفاده میکنیم.

از آنجایی که منبع جریان، یک جریان حالت ماندگار مستقل از بار را تولید میکند، «منبع جریان ثابت» نامیده میشود. مشابه منابع ولتاژ، منابع جریان نیز میتوانند مستقل (ایدهآل) یا وابسته (کنترل شده) باشند.
سادهترین شکل منبع جریان، یک مقاومت سری با منبع ولتاژ است که جریانهایی از چند میلیآمپر تا چند هزار آمپر تولید میکند. منبع جریان صفر، معادل مدار باز است.
تعیین اندازه و پلاریته ولتاژ یک منبع جریان ایدهآل به عنوان تابعی از جریان آن، ممکن است دشوار باشد؛ خصوصاْ وقتی که منابع ولتاژ یا جریان دیگری نیز در مدار باشند.
همانطور که میدانیم، اجزای مدارهای الکتریکی یا الکترونیکی دو نوع هستند: اجزای پسیو یا غیرفعال و اجزای اکتیو یا فعال. یک عنصر اکتیو، قادر است مدار را به صورت پیوسته تغذیه کند (مانند باتری، ژنراتور، تقویت کننده و غیره). عناصر پسیو، قطعاتی مانند مقاومتها، خازنها، سلفها و غیره هستند که نمیتوانند انرژی الکتریکی تولید کنند و فقط آن را مصرف میکنند.
اجزای اکتیو، مهمترین اجزای مدار هستند که از آنها برای تامین انرژی سایر اجزای متصل به مدار استفاده میکنیم. این عناصر، «منابع الکتریکی» نامیده میشوند که متشکل از دو نوع جریان و ولتاژ هستند. منبع ولتاژ، معمولاً رایجتر از منبع جریان است، اما هر کدام دوگان یا مکمل دیگری است.
یک منبع الکتریکی یا به اختصار «منبع»، دستگاهی است که توان الکتریکی مدار را به فرم منبع ولتاژ یا منبع جریان تامین میکند. هر دو نوع منابع ولتاژ و جریان را میتوان در دسته منابع جریان مستقیم (DC) یا جریان متناوب (AC) قرار داد. برای مثال، باتری یک منبع DC و پریز 230 ولتی روی دیوار خانه، یک منبع AC است.
گفتیم که منابع الکتریکی، انرژی الکتریکی مدار را تامین میکنند. اما یکی از مشخصههای جذاب منابع این است که انرژی غیرالکتریکی را به انرژی الکتریکی و بالعکس تبدیل میکنند. برای مثال، یک باتری، انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند، در حالی که یک ماشین الکتریکی مانند ژنراتور DC یا AC، انرژی مکانیکی را به فرم انرژی الکتریکی تحویل میدهد.
با به کارگیری انرژیهای تجدیدپذیر، می توان انرژی خورشید، باد و امواج را به انرژی الکتریکی یا گرمایی تبدیل کرد. همانطور که منابع، انرژی را از شکلی به شکل دیگر تبدیل میکنند، میتوانند انرژی مصرف کنند یا تحویل دهند (جهت مبادله توان آنها دوطرفه است).

منابع ولتاژ یا جریان را میتوان در دو دسته مستقل یا نابسته (ایدهآل) یا وابسته (کنترل شده) نیز قرار داد.
وقتی درباره قوانین و تحلیل مدار صحبت میکنیم، معمولاً منابع را ایدهآل در نظر میگیریم. به همین دلیل، منابع از نظر تئوری میتوانند انرژی بینهایت بدون تلفات به مدار تزریق کنند. مشخصه منابع ایدهآل، یک خط راست است. در عمل، منابع چه جریان و چه ولتاژ باشند، یک مقاومت درونی دارند.
شبکهها یا مدارهای سهفاز استاندارد، دو فرم اصلی دارند که بیانگر نوع
اتصال آنها است. یک شبکه اتصال «ستاره» (Star) که با حرف Y نمایش داده
میشود و یک اتصال «دلتا» (Delta) یا «مثلث»، که با نماد مثلث یا
آن را نشان میدهیم.
اگر یک منبع سهفاز سهسیمه یا بار سهفاز داشته باشیم، میتوانیم به سادگی آن را با استفاده از تبدیل ستاره به مثلث یا مثلث به ستاره، به اتصال معادل دیگر تبدیل کنیم.
یک شبکه مقاومتی متشکل از سه امپدانس را که به فرم یک پیکربندی T متصل شدهاند، میتوان به شکل ستاره یا Y زیر بازنویسی کرد:

همچنین میتوان یک شبکه مقاومتی نوع
را به صورت معادل الکتریکی مثلث نوشت:

تبدیل ستاره به مثلث و مثلث به ستاره، با استفاده از رابطه ریاضی بین مقاومتهای مختلف آنها انجام میشود. این تبدیلات مداری، ما را قادر میسازند که مقاومتها (امپدانسها)ی اتصال را با معادل آنها بین سرهای 2-1، 3-1 یا 3-2 به صورت ستاره یا مثلث بیان کنیم. هرچند ولتاژ و جریان سرهای خروجی دو شبکه اصلی و تبدیل شده در دو حالت برابر است، اما ولتاژها و جریانهای داخلی شبکه اصلی نسبت به معادل آن متفاوت است. با این اوصاف، شبکه اصلی و معادل، توان یکسانی مصرف میکنند.
برای تبدیل یک شبکه مثلث به معادل ستاره، لازم است فرمول تبدیل را برای معادلسازی مقاومتهای مختلف بین هر دو سر شبکه به دست آوریم. شکل زیر را در نظر بگیرید.

به مقاومتهای بین دو سر 1 و 2 توجه کنید.

ادامه موضوع در بخش ادامه مطلب
عموماً، اندازه مقاومت منابع ولتاژ و جریان یا حتی امپدانس سلفها و خازنها مقدار ثابتی بر حسب اهم است. اگر مقاومت بار
«قضیه انتقال توان ماکزیمم» (Maximum Power Transfer Theorem)، یکی دیگر از ابزارهای مفید تحلیل مدار است که تضمین میکند حداکثر مقدار توان به بار مقاومتی انتقال پیدا کند. رابطه بین امپدانس بار و امپدانس درونی منبع انرژی، مقدار توان بار را تعیین خواهد کرد.
قضیه انتقال توان ماکزیمم به این صورت بیان میشود: «اگر اندازه مقاومت بار، برابر با اندازه مقاومت منبع مدار معادل تونن یا نورتن باشد، حداکثر مقدار ممکن توان در مقاومت بار تلف خواهد شد».
شکل زیر را در نظر بگیرید که مدار معادل تونن یک مدار است.

در مدار معادل تونن بالا، اگر مقاومت بار و مقاومت تونن با هم برابر باشند (
حداکثر میزان ممکن خواهد بود. اگر مقاومت بار از مقاومت معادل تونن کمتر یا بیشتر باشد، مقدار توان دریافتی تسط بار کمتر از مقدار ماکزیمم خواهد بود.