KMITL Innovation Expo 2025 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

Testing of Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) based on  IEC 61851-1 Annex A

คณะวิศวกรรมศาสตร์

Testing of Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) based on IEC 61851-1 Annex A

This project focuses on developing a test device for an AC charger for electric vehicles according to the IEC 61851-1 Annex A standard by simulating the test circuit inside an electric vehicle according to the standard to test the operation of the AC charger. The test topic is related to the communication between the electric vehicle and the charger via a Pulse Width Modulation (PWM) control circuit system and creating an operation manual (WI) to prepare for testing in accordance with ISO/IEC 17025 standards, which are general requirements for laboratory capabilities in conducting tests and/or calibrations. The overall picture of this project is to develop test equipment and create an operation manual by collecting knowledge and various devices and then comparing the data to meet the abovementioned standards to test the Type II AC charger in each state. The test equipment consists of a communication part between the test equipment and the AC charger using a PLC S7-1200 and an HMI to control the operation of the switches in the test equipment circuit, including controlling parameters and displaying results. The equipment used to measure values ​​is an oscilloscope and a multimeter that have undergone a calibration process to comply with the specified standards.

Read more
The increasing of quality and value-added product of mango : Case study of mango (Mangifera indica L.)

วิทยาลัยเทคโนโลยีและนวัตกรรมวัสดุ

The increasing of quality and value-added product of mango : Case study of mango (Mangifera indica L.)

-

Read more
Mulberry Kefir Prebiotic Plus

คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี

Mulberry Kefir Prebiotic Plus

Mulberry Kefir is a fermented drink made from ripe mulberry fruit, made from ripe mulberry juice. Its pinkish-red color is the color of the natural anthocyanin in mulberries. Anthocyanins have antioxidant properties and contain the prebiotic fructo-oligosaccharides, the probiotic microorganisms Lactobacillus and Saccharomeces. It has a sweet and sour taste, is fizzy and has a little alcohol. The taste and fizz come from production technology, which uses a fermentation process from microorganisms. Mulberry kefir is considered a functional beverage made from plants (Plant Based Beverage), suitable for people who are lactose intolerant and those who do not consume beverages made from milk. It makes you feel refreshed after drinking it.

Read more