صرف نظر از تکنولوژی مورد استفاده، طراحی اولیه اینورتر واضح و بسیار مشابه است. هسته فرآیند تبدیل ولتاژ DC (ماژول های سلول خورشیدی) به ولتاژ AC (متصل به شبکه) است. در فرآیند تبدیل، قطب های مثبت و منفی الکتریسیته DC پیوسته تبدیل به جریان متناوب با تغییرات جهت می شوند. بنابراین، جزء کلیدی اینورتر، کلید پل (دستگاه برق) است، همانطور که در شکل 1 (الف) نشان داده شده است. یک طرف این پل سوئیچ به منبع تغذیه DC ورودی و طرف دیگر به شبکه برق AC متصل است. در طول فرآیند کار، تنها دو سوئیچ مخالف را می توان به طور همزمان خاموش کرد.
اگر سرعت سوئیچینگ این پل با فرکانس شبکه یکسان باشد، از نظر تئوری می توان سمت خروجی پل را به شبکه متصل کرد. با این حال، از آنجایی که جریان خروجی یک موج مربعی و بدون تغییر در شدت است، لازم است یک سلف با یک هسته آهنی در انتهای خروجی نصب شود تا جریان خروجی را به شکل موج سینوسی کنترل کند. قطع اتصال پل با استفاده از یک فرآیند پالس انجام می شود و در نتیجه یک جزء جریان کوچکتر مربوط به پالس ایجاد می شود. این جزء جریان می تواند جریان سلف را کنترل کند. فرکانس پالس به طور کلی 20 کیلوهرتز است، که می تواند به طور کامل یک جریان 50 هرتز را تشکیل دهد، همانطور که در شکل 1 (ب) نشان داده شده است.
برای اینورترهای فتوولتائیک، دستگاه بسیار مهم دیگری وجود دارد که نمی توان از آن چشم پوشی کرد: خازن در انتهای ورودی، همانطور که در شکل 1 (ج) نشان داده شده است. عملکرد خازن ها ذخیره انرژی الکتریکی است، اطمینان حاصل می شود که جریان از سمت تولید برق به طور مداوم و پیوسته به کلید پل می رسد و از طریق پلی که همزمان با فرکانس شبکه تغییر می کند، وارد شبکه می شود. تنها زمانی که ظرفیت خازن ورودی به اندازه کافی بزرگ باشد می توان عملکرد مداوم و عادی سیستم تولید برق فتوولتائیک را تضمین کرد.
در کاربردهای عملی، محدوده ولتاژ ورودی دارای محدودیت های خاصی است. برای کاربردهای تولید برق متصل به شبکه، ولتاژ ورودی باید همیشه بالاتر از ولتاژ پیک شبکه باشد. زمانی که مقدار موثر ولتاژ شبکه 250 ولت باشد، برای دستیابی به اتصال عادی به شبکه، حداقل ولتاژ در سمت تولید برق باید 354 ولت باشد.
برخلاف طراحی اولیه اینورترهای استاندارد، راههای زیادی برای تنظیم یا افزایش محدوده ولتاژ ورودی برای اینورترهای متصل به شبکه مستقیم وجود دارد. راه حل ها و ساختارهای فناوری اینورتر که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند، همه متفاوت هستند. ساختار توپولوژی اینورتر که در بالا ذکر شد نه تنها از نظر جداسازی الکتریکی، بلکه در راندمان قابل دستیابی، وابستگی به ولتاژ و سایر جنبه ها نیز متفاوت است. بنابراین، هیچ فرمول یکپارچه ای برای تعریف اینکه کدام طراحی اینورتر بهترین است وجود ندارد و ویژگی های خاص اینورتر مورد استفاده باید در طراحی در نظر گرفته شود.
روند دیگر در طراحی اینورترهای فتوولتائیک، گسترش دامنه ولتاژ ورودی است که می تواند منجر به کاهش جریان ورودی در همان سطح توان یا افزایش سطح توان در همان جریان ورودی شود. هنگامی که ولتاژ ورودی نسبتاً زیاد است، IGBT با ولتاژ نامی بالاتر (در محدوده 1200 ولت) نیاز به استفاده دارد و در نتیجه تلفات بیشتری ایجاد می کند. یکی از راه های حل این مشکل استفاده از اینورتر سه سطحی است
با استفاده از دو خازن الکترولیتی متصل به سری، می توان ولتاژ ورودی بالا را به نصف تقسیم کرد و نقطه میانی را به خط خنثی متصل کرد. در این حالت می توان از یک کلید 6{3}}0 ولت استفاده کرد. یک اینورتر سه سطحی می تواند بین سه سطح تبدیل شود: + Vbus، 0V، و - Vbus. اینورتر سه سطحی علاوه بر موثرتر بودن از راه حل ساختار سوئیچ 1200 ولت، دارای مزیت کاهش قابل توجه اندوکتانس خروجی نیز می باشد. اینورتر سه سطحی دو ویژگی مهم دارد:
① شکل موج سینوسی ولتاژ خروجی که توسط مراحل چند سطحی سنتز می شود، محتوای هارمونیک را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و شکل موج ولتاژ خروجی را در مقایسه با اینورترهای دو سطحی سنتی تحت شرایط فرکانس سوئیچینگ یکسان بهبود می بخشد.
② رتبه بندی ولتاژ لوله سوئیچینگ تنها نیمی از ولتاژ باس DC است، که اجازه می دهد دستگاه های سوئیچ ولتاژ پایین در مبدل های ولتاژ بالا اعمال شوند.
با این حال، معایب اینورترهای سه سطح، استراتژی های کنترل پیچیده و مشکل ولتاژ نامتعادل نقطه میانی است که یک ضعف کشنده اینورترهای سه سطح است. بدیهی است که اگر ولتاژ نقطه میانی دو خازن متصل به موازات روی باس DC اینورتر در حین کار ناپایدار باشد، باعث ایجاد تغییراتی در ولتاژ سه سطح خروجی می شود که نه تنها شکل موج ولتاژ خروجی را مخدوش می کند و هارمونیک ها را افزایش می دهد. جریان خروجی سه فاز را نامتقارن می کند و مزیت اینورتر سه سطحی را از دست می دهد. با این حال، در حال حاضر هیچ راه حل اساسی برای مشکل ولتاژ نقطه میانی نامتعادل وجود ندارد. یک روش معرف استفاده از مدارهای سخت افزاری بهبود یافته برای دستیابی به تعادل ولتاژ نقطه میانی است. دوم دستیابی به تعادل ولتاژ با تغییر زمان بندی کلیدها یا کنترل مدت زمان ولتاژ برداری است. اما مدارهای پیچیده و اثرات کنترلی رضایت بخش وجود دارد.
در حال حاضر، تا زمانی که سیستم تولید برق فتوولتائیک به طور معقول طراحی شده باشد، می تواند اقتصادی عمل کند. اینورترهای بدون ترانسفورماتور که مستقیماً در شبکه برق ادغام می شوند به دلیل هزینه کم و راندمان بالا به طور فزاینده ای مورد توجه قرار می گیرند. ترانسفورماتورها انرژی الکتریکی را به انرژی مغناطیسی تبدیل می کنند و سپس انرژی مغناطیسی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. اتلاف انرژی ناشی از دستگاه عایق الکتریکی نصب شده بین پایانه های ورودی و خروجی می تواند به 1٪ یا حتی تا 2٪ برسد. بنابراین راندمان عملکرد اینورترهای بدون ترانسفورماتور بیشتر از اینورترهای ترانسفورماتور است و این فناوری مزایای بسیار دیگری مانند مصرف کم مواد و وزن سبک دارد.