KMITL Expo 2026 LogoKMITL 66th Anniversary Logo

DESIGN OF HIGH-POWER CONVERTER FOR ELECTROLYZER APPLICATION INTERFACING WITH PV SYSTEM

Abstract

This research focuses on the design and development of a high-power converter to regulate energy supply from solar cells (Photovoltaic: PV) to a hydrogen production unit (Electrolyzer), which is a crucial component in advancing renewable energy in alignment with the RE100 initiative. Specifically, this study targets Green Hydrogen, which is generated through the water electrolysis process using clean energy from solar cells, ensuring zero emissions and environmental sustainability. The proposed converter includes of a Three-Level NPC Inverter, transformer, Full-Bridge Rectifier, and LC filter to enhance the power quality supplied to the electrolyzer. The system's design and simulation were conducted using MATLAB and Simulink to evaluate circuit performance and analyze operational efficiency. Simulation was conducted using MATLAB and Simulink to evaluate circuit performance and analyze operational efficiency. Additionally, a microcontroller-based control system is integrated with a gate driver circuit to optimize the electrolysis process by reducing power losses. This proposed converter effectively converts PV energy into suitable voltage and current levels for the electrolyzer while maintaining high hydrogen production efficiency.

Objective

ปัจจุบัน โลกกำลังเผชิญกับปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและภาวะโลกร้อน ซึ่งเกิดจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และก๊าซเรือนกระจกจากภาคอุตสาหกรรม การคมนาคม และการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล เพื่อแก้ไขปัญหานี้ หลายประเทศได้ร่วมมือกันภายใต้ COP25 ซึ่งเป็นการประชุมด้านสภาพภูมิอากาศของสหประชาชาติ โดยมีเป้าหมายลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้เป็นศูนย์ภายในปี 2050 หนึ่งในแนวทางสำคัญที่ช่วยลดการพึ่งพาพลังงานฟอสซิลคือ พลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) เช่น พลังงานลม (Wind Energy) และพลังงานน้ำ (Hydropower) ซึ่งสามารถลดการปล่อย CO₂ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะ โซล่าร์เซลล์ (Photovoltaic: PV) ที่ได้รับความนิยมเนื่องจากติดตั้งง่าย ราคาถูกลง และเหมาะกับการใช้งานทั้งระดับครัวเรือนและภาคอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม พลังงานหมุนเวียนมีข้อจำกัดเรื่องความไม่เสถียร เนื่องจากแสงแดดและลมมีความผันผวน จึงจำเป็นต้องมี Energy Storage System (ESS) เพื่อกักเก็บพลังงานส่วนเกินและนำมาใช้ในช่วงที่แหล่งพลังงานไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ Green Hydrogen เป็นอีกแนวทางสำคัญในการลดการปล่อย CO₂ โดยผลิตจากกระบวนการ Electrolysis ของน้ำ ซึ่งใช้พลังงานหมุนเวียนในการแยกไฮโดรเจนออกจากออกซิเจน ทำให้เป็นกระบวนการผลิตพลังงานที่ปราศจากมลพิษ ไฮโดรเจนที่ได้สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานสะอาดผ่าน Fuel Cell เพื่อเปลี่ยนกลับเป็นไฟฟ้าได้ โครงงานนี้มุ่งเน้นการออกแบบและพัฒนา Converter สำหรับทำงานร่วมกับ Photovoltaic Cell และ Hydrogen Electrolyzer เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต Green Hydrogen และส่งเสริมการใช้พลังงานสะอาดในระบบกักเก็บพลังงาน ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและสนับสนุนเป้าหมายของ RE100 และ COP25 ในการสร้างโลกที่ยั่งยืน

Other Innovations

A Metaverse System of Chalermphrakiat Innovation Building at King Mongkut's Memorial Park, KMITL

คณะเทคโนโลยีสารสนเทศ

A Metaverse System of Chalermphrakiat Innovation Building at King Mongkut's Memorial Park, KMITL

Traditional methods of public relations and learning often lack engagement and fail to provide users with a deep and immersive experience. Additionally, these methods struggle to reach a wide audience, especially those unable to visit the physical location. This project aims to solve the issues of accessibility and awareness regarding the institution’s Chalermphrakiat Hall and historical exhibition. Utilizing metaverse technology to simulate important locations allows users to explore the site and view key information in a virtual format, thereby enhancing the engagement of students staff alumni and the general public. The metaverse system is developed using Unity, a powerful game engine capable of supporting the creation of metaverse environments. This allows for the creation of an interactive and realistic virtual space. Unity also supports the management of physics, lighting, and sound, further enhancing realism. Additionally, the system is integrated with web browsers using WebGL technology, enabling the project developed in Unity to be accessed directly through a browser. Users can visit and interact with the metaverse environment from anywhere without the need to install additional software. The developers have thus created the metaverse system to provide a realistic and engaging learning experience, enhancing public relations efforts and fostering a strong connection with the institution efficiently.

Read more
Diabetes Meal Management Application

คณะวิศวกรรมศาสตร์

Diabetes Meal Management Application

The Diabetes Meal Management Application is a digital health tool designed to empower Type 2 diabetic patients in managing their diet and blood sugar levels more effectively. With features like personalized meal recommendations, nutrient tracking, and seamless integration with wearable blood glucose monitors via Blood sugar measuring device (CGM), the application enables users to monitor glucose fluctuations in real time and adjust dietary choices accordingly. Built with the Flutter framework and supported by a backend of Express.js and MongoDB, the application prioritizes a user-friendly interface, ensuring easy navigation and encouraging consistent engagement with meal planning and health tracking. Preliminary user trials show that the application contributes to more stable blood sugar levels and improved adherence to dietary recommendations, helping users reduce health risks associated with diabetes complications. By offering a proactive approach to diabetes management, the application reduces the need for frequent clinical interventions, thus potentially lowering medical costs over time. This project highlights the promising role of digital health solutions in supporting personalized diabetes care, emphasizing the potential for scalable, user-centered interventions that foster long-term health improvements for diabetic patients.

Read more
Agricultural equipment propulsion system using RFID technology

วิทยาเขตชุมพรเขตรอุดมศักดิ์

Agricultural equipment propulsion system using RFID technology

This project aims to design and develop a propulsion system for agricultural equipment using RFID technology and evaluate its movement performance on different surfaces, including concrete and grass. The experiment focuses on examining the tag detection range under transmission power levels of 20 dBm, 23 dBm, and 26 dBm, as well as the impact of antenna angles on detection efficiency. Additionally, the system was tested in three movement scenarios: straight path, left turn, and right turn, at distances of 2 meters, 4 meters, and 6 meters. The results indicate that the system achieved the highest average speed of 0.4736 m/s and an average turning angle of 91.6° when moving in a straight path on a concrete surface at a distance of 4 meters. On a grass surface at the same distance, the average speed was 0.4483 m/s, with an average turning angle of 91.1°. For left and right turns, the movement on the concrete surface generally exhibited a higher average speed than on grass, particularly at a distance of 4 meters, where differences in turning angles were observed. This study provides insights into the factors affecting the movement of agricultural mowing equipment and serves as a foundation for enhancing the efficiency of propulsion systems in future developments.

Read more