在太阳能光伏 (PV) 系统中，模块级电力电子设备 (MLPE) 可在某些条件（特别是在阴凉条件）下提高发电性能。MLPE 曾被视为成本较高的特殊类别，现在则是太阳能行业中发展最快的细分市场之一。太阳能电源优化器是一种用于优化 PV 电池板的功率输出并提高效率的 MLPE。

传统太阳能电源优化器使用 P-N 结二极管或肖特基二极管作为旁路电路。当大电流流过二极管时，由于二极管的正向压降相对较高，产生的高功率耗散会导致严重的热问题。一种改进的方法是使用压降比二极管低的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 来克服高功率损耗问题。

此外，得益于在给定功率等级下传导损耗更低而实现的效率提升以及较低的系统成本，太阳能优化器现在可支持更高的输入电压（两个 PV 电池板串联的情况下，支持高达 150V 瞬态电压）。在本文中，我们将讨论一种采用浮动栅极理想二极管控制器的可扩展旁路电路解决方案。该电路可解决太阳能电源优化器、快速关断和 PV 接线盒等太阳能电源应用中旁路开关需要宽电压支持的相关难题。

图 1 展示了一个 PV 系统，其中太阳能电源优化器安装在单个 PV 电池板上。

可以将电源优化器视为介于微型逆变器和串式逆变器之间的折衷方案。电源优化器像微型逆变器一样安装在单个太阳能电池板上，但其功能与将直流电转换为交流电无关。电源优化器实时跟踪每个太阳能电池板的最大功率，并对输出电压进行调节，然后将其传输至逆变器。因此，逆变器可以处理更多的电能，从而使每个太阳能电池板的发电性能得以优化，不论电池板面向太阳的角度和遮光情况如何，亦或是一个或多个电池板损坏，也不受影响。相较于不使用单独的电池板级优化器的太阳能系统，在每个 PV 电池板上安装电源优化器的太阳能系统的效率可提升 20% 至 30%。

对于大功率光伏逆变器而言，将多个 PV 电池板以串联方式连接可以实现进入逆变器输入端的高直流输入电压。将优化器部署到相应的 PV 电池板可获得超高的效率，如图 2 所示。PV 电池板串实际上通过优化器的输出端相互连接。由于所有 PV 电路板均以串联方式连接，如果任何一个太阳能电池板发生故障，则 PV 电池板串的电压会崩溃。输出旁路电路为受损坏的优化器周围的串电流提供一条并行路径。图 2 展示了在其中一个 PV 电路板断开时，旁路功能是如何工作的。