Bez ohľadu na použitú technológiu je základný dizajn meniča prehľadný a veľmi podobný. Jadrom je proces premeny jednosmerného napätia (moduly solárnych článkov) na striedavé napätie (pripojené k sieti). V procese transformácie sa kladné a záporné póly jednosmernej elektriny nepretržite premieňajú na striedavý prúd so zmenami smeru. Kľúčovým komponentom meniča je teda premosťovací spínač (napájacie zariadenie), ako je znázornené na obrázku 1 (a). Jedna strana tohto prepínacieho mostíka je pripojená k vstupnému zdroju jednosmerného prúdu a druhá strana je pripojená k sieti striedavého prúdu. Počas pracovného procesu je možné súčasne vypnúť iba dva protiľahlé spínače.
Ak je rýchlosť spínania tohto mostíka nastavená tak, aby bola rovnaká ako frekvencia siete, teoreticky môže byť výstupná strana mostíka pripojená k sieti. Avšak, pretože výstupný prúd je štvorcová vlna bez zmeny intenzity, je potrebné nainštalovať induktor so železným jadrom na výstupnom konci na reguláciu výstupného prúdu do tvaru sínusoidy. Odpojenie mostíka sa vykonáva pulzným procesom, výsledkom čoho je menšia zložka prúdu súvisiaca s impulzom. Táto zložka prúdu môže riadiť prúd induktora. Frekvencia impulzu je vo všeobecnosti 20 kHz, čo môže úplne tvoriť 50 Hz prúd, ako je znázornené na obrázku 1 (b).
Pre fotovoltaické invertory existuje ďalšie veľmi dôležité zariadenie, ktoré nemožno prehliadnuť: kondenzátor na vstupnom konci, ako je znázornené na obrázku 1 (c). Funkciou kondenzátorov je akumulovať elektrickú energiu, zabezpečiť, aby prúd zo strany výroby energie bol nepretržite a dôsledne dodávaný do mostového spínača a vstúpiť do siete cez mostík, ktorý sa synchrónne mení s frekvenciou siete. Iba vtedy, keď je kapacita vstupného kondenzátora dostatočne veľká, môže byť zaručená nepretržitá a normálna prevádzka systému na výrobu fotovoltaickej energie.
V praktických aplikáciách má rozsah vstupného napätia určité obmedzenia. V prípade aplikácií na výrobu elektrickej energie pripojených k sieti musí byť vstupné napätie vždy vyššie ako špičkové napätie siete. Keď je efektívna hodnota sieťového napätia 250 V, na dosiahnutie normálneho sieťového pripojenia je potrebné, aby minimálne napätie na strane výroby energie bolo 354 V.
Na rozdiel od základnej konštrukcie štandardných invertorov existuje mnoho spôsobov, ako upraviť alebo zvýšiť rozsah vstupného napätia pre striedače priamo pripojené k sieti. Bežne používané invertorové technologické riešenia a štruktúry sú rôzne. Vyššie uvedená topologická štruktúra meniča sa líši nielen elektrickou izoláciou, ale aj dosiahnuteľnou účinnosťou, napäťovou závislosťou a ďalšími aspektmi. Preto neexistuje jednotný vzorec, ktorý by definoval, ktorý dizajn meniča je najlepší, a pri návrhu sa musia zohľadniť špecifické vlastnosti použitého meniča.
Ďalším trendom v konštrukcii fotovoltaických meničov je rozširovanie rozsahu vstupného napätia, čo môže viesť k zníženiu vstupného prúdu pri rovnakej úrovni výkonu alebo zvýšeniu úrovne výkonu pri rovnakom vstupnom prúde. Keď je vstupné napätie relatívne vysoké, je potrebné použiť IGBT s vyšším menovitým napätím (v rozsahu 1200 V), čo vedie k väčším stratám. Jedným zo spôsobov riešenia tohto problému je použitie trojúrovňového meniča
Použitím dvoch sériovo zapojených elektrolytických kondenzátorov môže byť vysoké vstupné napätie rozdelené na polovicu a stredný bod môže byť pripojený k neutrálnemu vedeniu. V tomto prípade je možné použiť 600V vypínač. Trojúrovňový menič môže prevádzať medzi tromi úrovňami: + Vbus, 0V a - Vbus. Okrem toho, že je tento trojúrovňový invertor účinnejší ako riešenie štruktúry spínača 1200 V, má aj výhodu v tom, že výrazne znižuje výstupnú indukčnosť. Trojúrovňový menič má dve významné vlastnosti:
① Sínusový priebeh výstupného napätia syntetizovaný viacerými úrovňovými krokmi výrazne znižuje obsah harmonických a zlepšuje priebeh výstupného napätia v porovnaní s tradičnými dvojúrovňovými invertormi pri rovnakých podmienkach spínacej frekvencie;
② Menovité napätie spínacej trubice je len polovica napätia na DC zbernici, čo umožňuje použitie nízkonapäťových spínacích zariadení vo vysokonapäťových meničoch.
Nevýhodou trojúrovňových meničov sú však zložité stratégie riadenia a problém nevyváženého stredného napätia, čo je fatálna slabina trojúrovňových meničov. Je zrejmé, že ak je stredné napätie dvoch paralelne zapojených kondenzátorov na jednosmernej zbernici meniča počas prevádzky nestabilné, spôsobí to zmeny vo výstupnom trojúrovňovom napätí, ktoré nielenže skresľuje priebeh výstupného napätia a zvyšuje harmonické, ale aj robí trojfázový výstupný prúd asymetrickým, čím stráca výhodu trojúrovňového meniča. V súčasnosti však neexistuje žiadne zásadné riešenie problému nevyváženého stredného napätia. Jednou reprezentatívnou metódou je použitie vylepšených hardvérových obvodov na dosiahnutie strednej rovnováhy napätia; Druhým je dosiahnutie rovnováhy napätia zmenou časovania spínačov alebo ovládaním trvania vektorového napätia. Ale sú tu problémy so zložitými obvodmi a neuspokojivými efektmi riadenia.
V súčasnosti, pokiaľ je systém na výrobu fotovoltaickej energie primerane navrhnutý, môže fungovať ekonomicky. Beztransformátorové meniče, ktoré sú priamo integrované do elektrickej siete, sú čoraz viac oceňované pre ich nízku cenu a vysokú účinnosť. Transformátory premieňajú elektrickú energiu na magnetickú energiu a potom premieňajú magnetickú energiu na elektrickú energiu. Strata energie spôsobená elektrickým izolačným zariadením inštalovaným medzi vstupnými a výstupnými svorkami môže dosiahnuť 1% alebo dokonca až 2%. Preto je prevádzková účinnosť beztransformátorových meničov vyššia ako u transformátorových meničov a táto technológia má mnoho ďalších výhod, ako je nízka spotreba materiálu a nízka hmotnosť.