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

Market Maturity Matters: Analyzing the Performance Impact of Listing Duration

คณะวิศวกรรมศาสตร์

Market Maturity Matters: Analyzing the Performance Impact of Listing Duration

Given the fact that the equity market contributes a significant amount to Thai economy and increasing participants and interest by Thai companies, these facts inspire and motivate us to establish a study to analyze whether the stock market can indeed be an active booster of company performances and characteristics of companies which will be beneficial from being in the stock market. These results can support higher listing interest from companies, provide actionable ideas to companies aiming to improve their performance in the competitive arena, and suggest improvements for the stock market to further establish a stronger capital market penetration and foundation in Thailand. The main hypothesis driving this project is to examine whether “aging in the market” contributes to measurable improvements in a company’s performance. Specifically, we seek to understand if the presence of Thai companies in the Stock Exchange of Thailand correlates with enhanced operational outcomes, thereby providing insights into the true benefits of public listing on long-term performance.

Read more
Intelligent Web System for Employee Recruitment with AI

คณะวิทยาศาสตร์

Intelligent Web System for Employee Recruitment with AI

Recruitment is a crucial process that enables organizations to select candidates whose qualifications match the requirements of a given position. However, this process often faces challenges related to data management, delays, and human bias. This research aims to design and develop an intelligent web application for employee recruitment using artificial intelligence (AI) technology to evaluate and score candidates' suitability for job positions. The system leverages data analysis techniques on resumes and a qualification-matching process based on predefined criteria. Developed using Agile principles, the system employs Natural Language Processing (NLP) to analyze resumes, assess candidates’ qualifications, skills, and experience, and utilizes Machine Learning to predict and rank suitability. The system consolidates data from multiple sources into a unified database to reduce redundancy and input errors. Additionally, it presents insights through a dashboard, enabling HR teams to make more effective hiring decisions.

Read more
A dual coil induction heating machine for jewelry factories developed by  electromagnetic analysis

วิทยาลัยนวัตกรรมการผลิตขั้นสูง

A dual coil induction heating machine for jewelry factories developed by electromagnetic analysis

Induction Heating Machine (IHM) is a crucial device in the jewelry industry, utilizing electromagnetic fields to generate heat and join precious metals. This research focuses on developing a Dual Coil Induction Heating Machine (Dual Coil IHM) to enhance production efficiency and reduce costs in jewelry factories using Electromagnetic Analysis (EMA) through Ansys Maxwell software. The research process began with testing a single-coil IHM under real operating conditions and using EMA to analyze the generated magnetic flux density (B). Subsequently, dual-coil configurations in Parallel and Series arrangements were designed and compared. The experimental results revealed that the series dual coil produced a higher magnetic flux and allowed for optimizing current (I), frequency (f), number of coil turns (N), and coil spacing (d) for better manufacturing performance. The findings indicate that the series dual-coil IHM can double production capacity compared to the conventional single-coil model. Furthermore, EMA technology minimizes physical testing, reduces errors, and enhances precision in designing industrial machinery for the jewelry manufacturing sector.

Read more