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

Enhancing the efficiency of in-ear monitors for hearing-impaired musicians

วิทยาลัยวิศวกรรมสังคีต

Enhancing the efficiency of in-ear monitors for hearing-impaired musicians

Some musicians are hearing impaired, some have finished their careers, but some continue to work, and it is much harder for them to be deaf than for musicians who are not. Some use hearing aids in their daily lives and use in-ear monitors in their live performances, which seem normal, but in their in-ears they only hear the metronome and drums. How can we improve the performance of in-ear monitors to near normal?

Read more
APS Evolution: Sustainable Automated Parking Innovation for User-Centric Solutions

คณะบริหารธุรกิจ

APS Evolution: Sustainable Automated Parking Innovation for User-Centric Solutions

Parking space shortages in urban areas contribute to traffic congestion, inefficient land use, and environmental challenges. Automated Parking Systems (APS) provide an innovative solution by optimizing space utilization, reducing search times, and minimizing carbon emissions. This research investigates key factors influencing user adoption of APS technology using the UTAUT2 framework, focusing on variables such as Performance Expectancy, Effort Expectancy, Social Influence, Trust in Technology, and Environmental Consciousness. The APS Evolution project presents a smart parking solution that enhances efficiency, minimizes environmental impact, and improves user experience in urban settings. The initiative emphasizes technology-driven urban mobility and sustainable parking management to align with the evolving needs of modern cities.

Read more
EcoGrow Pellets: Recycled Clay Pellets Enriched with Natural Calcium

คณะวิทยาศาสตร์

EcoGrow Pellets: Recycled Clay Pellets Enriched with Natural Calcium

Eco Grow Pellets are high-porosity plant-growing clay pellets made from ceramic industrial sediment, blended with ground chicken bone to enhance calcium and essential minerals, promoting strong and healthy plant growth. They are suitable for all types of plants, especially those requiring well-aerated soil with good water drainage. Eco Grow Pellets are an innovative clay-based growing medium designed to optimize plant cultivation efficiency. Their high porosity structure allows for excellent air and water circulation, reducing soil compaction and waterlogging—common causes of root rot and stunted growth. Additionally, the pellets are enriched with calcium and essential minerals from ground chicken bones, reinforcing plant structure and enhancing root strength, enabling better nutrient absorption. This product is made from 100% recycled ceramic industrial sediment, aligning with the principles of Zero Waste and the BCG Economy Model. It helps minimize industrial waste while transforming discarded materials into high-value, eco-friendly growing media. Eco Grow Pellets are ideal for vegetables, flowers, and potted plants, offering ease of use, cleanliness, and safety. They contribute to sustainable agriculture by improving both crop productivity and environmental health.

Read more