Nepriklausomai nuo naudojamos technologijos, pagrindinė keitiklio konstrukcija yra aiški ir labai panaši. Šerdis yra nuolatinės srovės įtampos (saulės elementų modulių) konvertavimo į kintamosios srovės įtampą procesas (prijungtas prie tinklo). Transformacijos procese teigiami ir neigiami nuolatinės srovės elektros poliai yra nuolat konvertuojami į kintamąją srovę su krypties pokyčiais. Taigi, pagrindinis keitiklio komponentas yra tilto jungiklis (maitinimo įtaisas), kaip parodyta 1 paveiksle (a). Viena šio jungiklio tiltelio pusė yra prijungta prie įvesties nuolatinės srovės maitinimo šaltinio, o kita pusė yra prijungta prie kintamosios srovės elektros tinklo. Darbo proceso metu vienu metu galima išjungti tik du priešingus jungiklius.
Jei šio tilto perjungimo greitis yra toks pat kaip tinklo dažnis, teoriškai tilto išėjimo pusė gali būti prijungta prie tinklo. Tačiau, kadangi išėjimo srovė yra kvadratinė banga, kurios intensyvumas nesikeičia, išėjimo gale būtina sumontuoti induktorių su geležine šerdimi, kad išėjimo srovė būtų valdoma sinusinės bangos forma. Tiltas atjungiamas naudojant impulsinį procesą, todėl su impulsu susijęs mažesnis srovės komponentas. Šis srovės komponentas gali valdyti induktoriaus srovę. Impulso dažnis paprastai yra 20 kHz, kuris gali visiškai sudaryti 50 Hz srovę, kaip parodyta 1 paveiksle (b).
Fotovoltinių keitiklių atveju yra dar vienas labai svarbus įrenginys, kurio negalima nepastebėti: kondensatorius įvesties gale, kaip parodyta 1 paveiksle (c). Kondensatorių funkcija yra kaupti elektros energiją, užtikrinti, kad srovė iš elektros energijos gamybos pusės būtų nuolat ir nuosekliai tiekiama į tiltinį jungiklį, ir į tinklą įeiti per tiltą, kuris sinchroniškai keičiasi su tinklo dažniu. Tik tada, kai įvesties kondensatoriaus talpa yra pakankamai didelė, galima garantuoti nuolatinį ir normalų fotovoltinės energijos gamybos sistemos veikimą.
Praktikoje įvesties įtampos diapazonas turi tam tikrų apribojimų. Prie tinklo prijungtų elektros energijos gamybos įrenginių įėjimo įtampa visada turi būti didesnė už didžiausią tinklo įtampą. Kai efektyvi tinklo įtampos vertė yra 250 V, norint pasiekti normalų prijungimą prie tinklo, minimali įtampa elektros gamybos pusėje turi būti 354 V.
Skirtingai nuo pagrindinės standartinių keitiklių konstrukcijos, yra daug būdų, kaip reguliuoti arba padidinti tiesioginio tinklo prijungtų keitiklių įėjimo įtampos diapazoną. Dažniausiai naudojami inverterių technologijos sprendimai ir struktūros yra skirtingi. Aukščiau minėta keitiklio topologijos struktūra skiriasi ne tik elektros izoliacija, bet ir pasiekiamu efektyvumu, priklausomybe nuo įtampos ir kitais aspektais. Todėl nėra vieningos formulės, pagal kurią būtų galima apibrėžti, kuris keitiklio dizainas yra geriausias, o projektuojant reikia atsižvelgti į specifines naudojamo keitiklio charakteristikas.
Kita fotovoltinių keitiklių dizaino tendencija yra išplėsti įėjimo įtampos diapazoną, dėl kurio gali sumažėti įėjimo srovė esant tokiam pačiam galios lygiui arba padidėti galios lygis esant tokiai pačiai įėjimo srovei. Kai įvesties įtampa yra santykinai aukšta, reikia naudoti IGBT su didesne vardine įtampa (1200 V diapazone), todėl nuostoliai yra didesni. Vienas iš būdų išspręsti šią problemą yra naudoti trijų lygių keitiklį
Naudojant du nuosekliai sujungtus elektrolitinius kondensatorius, aukšta įėjimo įtampa gali būti padalinta per pusę, o vidurio taškas gali būti prijungtas prie neutralios linijos. Tokiu atveju galima naudoti 600 V jungiklį. Trijų lygių keitiklis gali konvertuoti iš trijų lygių: + Vbus, 0V ir - Vbus. Be to, kad trijų lygių keitiklis yra efektyvesnis nei 1200 V jungiklio struktūros sprendimas, jis taip pat turi pranašumą, nes žymiai sumažina išėjimo induktyvumą. Trijų lygių keitiklis turi dvi svarbias charakteristikas:
① Išėjimo įtampos sinusinė bangos forma, susintetinta kelių lygių pakopomis, žymiai sumažina harmonikų kiekį ir pagerina išėjimo įtampos bangos formą, palyginti su tradiciniais dviejų lygių keitikliais, esant toms pačioms perjungimo dažnio sąlygoms;
② Perjungimo vamzdžio nominali įtampa yra tik pusė nuolatinės srovės magistralės įtampos, todėl aukštos įtampos keitikliuose galima naudoti žemos įtampos perjungimo įtaisus.
Tačiau trijų lygių keitiklių trūkumai yra sudėtingos valdymo strategijos ir nesubalansuotos vidurinės įtampos problema, kuri yra lemtinga trijų lygių keitiklių silpnybė. Akivaizdu, kad jei dviejų lygiagrečiai ant keitiklio nuolatinės srovės magistralės prijungtų kondensatorių vidurio taško įtampa veikimo metu yra nestabili, tai sukels išėjimo trijų lygių įtampos pokyčius, o tai ne tik iškraipo išėjimo įtampos bangos formą ir padidina harmoniką. daro trifazę išėjimo srovę asimetrišką, prarasdamas trijų lygių keitiklio pranašumą. Tačiau šiuo metu nėra esminio nesubalansuotos vidurinės įtampos problemos sprendimo. Vienas iš būdų yra naudoti patobulintas techninės įrangos grandines, kad būtų pasiektas vidurio taško įtampos balansas; Antrasis – pasiekti įtampos balansą keičiant jungiklių laiką arba valdant vektorinės įtampos trukmę. Tačiau yra problemų dėl sudėtingų grandinių ir nepatenkinamų valdymo efektų.
Šiuo metu, kol fotovoltinė energijos gamybos sistema suprojektuota pagrįstai, ji gali veikti ekonomiškai. Tiesiogiai į elektros tinklą integruojami keitikliai be transformatorių vis labiau vertinami dėl mažos kainos ir didelio efektyvumo. Transformatoriai paverčia elektros energiją į magnetinę energiją, o tada paverčia magnetinę energiją į elektros energiją. Tarp įvesties ir išvesties gnybtų sumontuoto elektros izoliavimo įtaiso sukeliami energijos nuostoliai gali siekti 1% ar net iki 2%. Todėl betransformatorių keitiklių veikimo efektyvumas yra didesnis nei transformatorių keitiklių, o ši technologija turi daug kitų privalumų, tokių kaip mažos medžiagų sąnaudos ir lengvas svoris.