ব্যবহার করা প্রযুক্তি নির্বিশেষে, বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল এর মৌলিক নকশা পরিষ্কার এবং খুব অনুরূপ। মূল হল ডিসি ভোল্টেজ (সৌর কোষ মডিউল) কে এসি ভোল্টেজে (গ্রিড সংযুক্ত) রূপান্তর করার প্রক্রিয়া। রূপান্তরের প্রক্রিয়ায়, ডিসি বিদ্যুতের ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক খুঁটি ক্রমাগত দিকনির্দেশক পরিবর্তনের সাথে বিকল্প কারেন্টে রূপান্তরিত হয়। সুতরাং, বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল এর মূল উপাদান হল সেতু সুইচ (পাওয়ার ডিভাইস), যেমন চিত্র 1 (a) এ দেখানো হয়েছে। এই সুইচ ব্রিজের এক পাশ ইনপুট ডিসি পাওয়ার সাপ্লাইয়ের সাথে সংযুক্ত, এবং অন্য পাশ এসি পাওয়ার গ্রিডের সাথে সংযুক্ত। কাজের প্রক্রিয়া চলাকালীন, শুধুমাত্র দুটি বিপরীত সুইচ একই সাথে বন্ধ করা যেতে পারে।
যদি এই সেতুর সুইচিং গতি গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সি হিসাবে একই হতে সেট করা হয়, তাত্ত্বিকভাবে সেতুর আউটপুট দিক গ্রিডের সাথে সংযুক্ত হতে পারে। যাইহোক, যেহেতু আউটপুট কারেন্ট একটি বর্গাকার তরঙ্গ যার তীব্রতার কোন পরিবর্তন নেই, তাই আউটপুট কারেন্টকে সাইন ওয়েভ আকারে নিয়ন্ত্রণ করতে আউটপুট প্রান্তে একটি লোহার কোর সহ একটি ইন্ডাক্টর ইনস্টল করা প্রয়োজন। সেতুর সংযোগ বিচ্ছিন্ন একটি পালস প্রক্রিয়া ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়, যার ফলে পালস সম্পর্কিত একটি ছোট বর্তমান উপাদান হয়। এই বর্তমান উপাদান ইন্ডাক্টরের বর্তমান নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। নাড়ির ফ্রিকোয়েন্সি সাধারণত 20kHz হয়, যা সম্পূর্ণরূপে 50Hz কারেন্ট তৈরি করতে পারে, যেমন চিত্র 1 (b) এ দেখানো হয়েছে।
ফটোভোলটাইক ইনভার্টারগুলির জন্য, আরেকটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ডিভাইস রয়েছে যা উপেক্ষা করা যায় না: ইনপুট শেষে ক্যাপাসিটর, যেমন চিত্র 1 (c) এ দেখানো হয়েছে। ক্যাপাসিটরগুলির কাজ হল বৈদ্যুতিক শক্তি সঞ্চয় করা, নিশ্চিত করা যে বিদ্যুৎ উৎপাদনের দিক থেকে কারেন্ট ক্রমাগত এবং ধারাবাহিকভাবে সেতুর সুইচে সরবরাহ করা হয় এবং একটি সেতুর মাধ্যমে গ্রিডে প্রবেশ করে যা গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সির সাথে সিঙ্ক্রোনাসভাবে পরিবর্তিত হয়। ইনপুট ক্যাপাসিটরের ক্ষমতা যথেষ্ট বড় হলেই ফোটোভোলটাইক পাওয়ার জেনারেশন সিস্টেমের ক্রমাগত এবং স্বাভাবিক অপারেশন নিশ্চিত করা যায়।
ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, ইনপুট ভোল্টেজের পরিসরের নির্দিষ্ট সীমাবদ্ধতা রয়েছে। গ্রিড সংযুক্ত পাওয়ার জেনারেশন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, ইনপুট ভোল্টেজ সবসময় গ্রিডের পিক ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হতে হবে। যখন গ্রিড ভোল্টেজের কার্যকর মান 250V হয়, তখন স্বাভাবিক গ্রিড সংযোগ অর্জনের জন্য, পাওয়ার জেনারেশন সাইডে ন্যূনতম ভোল্টেজ 354V হতে হবে।
স্ট্যান্ডার্ড ইনভার্টারগুলির মৌলিক নকশার বিপরীতে, সরাসরি গ্রিড সংযুক্ত ইনভার্টারগুলির জন্য ইনপুট ভোল্টেজ পরিসীমা সামঞ্জস্য বা বৃদ্ধি করার অনেক উপায় রয়েছে। সাধারণত ব্যবহৃত বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল প্রযুক্তির সমাধান এবং কাঠামো সব ভিন্ন। উপরে উল্লিখিত বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল এর টপোলজি কাঠামো শুধুমাত্র বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা নয়, অর্জনযোগ্য দক্ষতা, ভোল্টেজ নির্ভরতা এবং অন্যান্য দিকগুলিতেও আলাদা। অতএব, কোন বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল ডিজাইন সর্বোত্তম তা সংজ্ঞায়িত করার জন্য কোন একীভূত সূত্র নেই এবং ব্যবহার করা বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল এর নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলি অবশ্যই ডিজাইনে বিবেচনা করা উচিত।
ফটোভোলটাইক ইনভার্টারগুলির ডিজাইনের আরেকটি প্রবণতা হল ইনপুট ভোল্টেজের পরিসর প্রসারিত করা, যা একই পাওয়ার লেভেলে ইনপুট কারেন্ট হ্রাস বা একই ইনপুট কারেন্টে পাওয়ার লেভেল বৃদ্ধি করতে পারে। যখন ইনপুট ভোল্টেজ তুলনামূলকভাবে বেশি হয়, তখন উচ্চতর রেটেড ভোল্টেজ (1200V এর রেঞ্জের মধ্যে) সহ IGBT ব্যবহার করা প্রয়োজন, যার ফলে আরও বেশি ক্ষতি হয়। এই সমস্যা সমাধানের একটি উপায় হল একটি তিন-স্তরের বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল ব্যবহার করা
দুটি সিরিজ সংযুক্ত ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার ব্যবহার করে, উচ্চ ইনপুট ভোল্টেজ অর্ধেক বিভক্ত করা যেতে পারে এবং মধ্যবিন্দুকে নিরপেক্ষ লাইনের সাথে সংযুক্ত করা যেতে পারে। এই ক্ষেত্রে, একটি 600V সুইচ ব্যবহার করা যেতে পারে। একটি তিন-স্তরের বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল তিনটি স্তরের মধ্যে রূপান্তর করতে পারে:+ Vbus, 0V, এবং - Vbus। 1200V সুইচ স্ট্রাকচার সল্যুশনের চেয়ে বেশি কার্যকরী হওয়ার পাশাপাশি, তিন-স্তরের বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল আউটপুট ইন্ডাকট্যান্স উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করার একটি সুবিধা রয়েছে। তিন-স্তরের বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল দুটি উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য আছে:
① একাধিক স্তরের ধাপ দ্বারা সংশ্লেষিত আউটপুট ভোল্টেজ সাইন ওয়েভফর্ম উল্লেখযোগ্যভাবে সুরেলা বিষয়বস্তু হ্রাস করে এবং একই সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি অবস্থার অধীনে প্রচলিত দুই-স্তরের ইনভার্টারের তুলনায় আউটপুট ভোল্টেজ তরঙ্গরূপ উন্নত করে;
② সুইচিং টিউবের ভোল্টেজ রেটিং ডিসি বাসের ভোল্টেজের মাত্র অর্ধেক, যা উচ্চ-ভোল্টেজ কনভার্টারগুলিতে কম-ভোল্টেজ স্যুইচিং ডিভাইসগুলিকে প্রয়োগ করার অনুমতি দেয়।
যাইহোক, তিন-স্তরের ইনভার্টারগুলির অসুবিধাগুলি হল জটিল নিয়ন্ত্রণ কৌশল এবং ভারসাম্যহীন মিডপয়েন্ট ভোল্টেজের সমস্যা, যা তিন-স্তরের ইনভার্টারগুলির একটি মারাত্মক দুর্বলতা। স্পষ্টতই, বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল ডিসি বাসে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত দুটি ক্যাপাসিটরের মিডপয়েন্ট ভোল্টেজ যদি অপারেশন চলাকালীন অস্থির হয়, তবে এটি আউটপুট থ্রি-লেভেল ভোল্টেজের পরিবর্তন ঘটাবে, যা শুধুমাত্র আউটপুট ভোল্টেজ তরঙ্গরূপকে বিকৃত করে না এবং হারমোনিক্সকেও বৃদ্ধি করে। তিন-স্তরের বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল করার সুবিধা হারাইয়া, তিন-ফেজ আউটপুট বর্তমানকে অসমমিত করে তোলে। যাইহোক, বর্তমানে ভারসাম্যহীন মিডপয়েন্ট ভোল্টেজের সমস্যার কোন মৌলিক সমাধান নেই। একটি প্রতিনিধিত্বমূলক পদ্ধতি হল মধ্যবিন্দু ভোল্টেজ ব্যালেন্স অর্জনের জন্য উন্নত হার্ডওয়্যার সার্কিট ব্যবহার করা; দ্বিতীয়টি হল সুইচের সময় পরিবর্তন করে বা ভেক্টর ভোল্টেজের সময়কাল নিয়ন্ত্রণ করে ভোল্টেজের ভারসাম্য অর্জন করা। কিন্তু জটিল সার্কিট এবং অসন্তোষজনক নিয়ন্ত্রণ প্রভাব সঙ্গে সমস্যা আছে.
বর্তমানে, যতক্ষণ না ফোটোভোলটাইক পাওয়ার জেনারেশন সিস্টেম যুক্তিসঙ্গতভাবে ডিজাইন করা হয়, এটি অর্থনৈতিকভাবে কাজ করতে পারে। ট্রান্সফরমার মুক্ত ইনভার্টারগুলি যেগুলি সরাসরি পাওয়ার গ্রিডে একত্রিত হয় তাদের কম খরচে এবং উচ্চ দক্ষতার জন্য ক্রমবর্ধমান মূল্যায়ন করা হচ্ছে৷ ট্রান্সফরমারগুলি বৈদ্যুতিক শক্তিকে চৌম্বক শক্তিতে রূপান্তর করে এবং তারপরে চৌম্বক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে। ইনপুট এবং আউটপুট টার্মিনালগুলির মধ্যে ইনস্টল করা বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা ডিভাইসের কারণে শক্তির ক্ষতি 1% বা এমনকি 2% পর্যন্ত পৌঁছতে পারে। অতএব, ট্রান্সফরমারহীন ইনভার্টারগুলির অপারেটিং দক্ষতা ট্রান্সফরমার ইনভার্টারগুলির তুলনায় বেশি, এবং এই প্রযুক্তির আরও অনেক সুবিধা রয়েছে, যেমন কম উপাদান খরচ এবং হালকা ওজন।