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

Artifical intelligence for agriculture and enviroment

คณะวิศวกรรมศาสตร์

Artifical intelligence for agriculture and enviroment

Artificial intelligence for agriculture and environment is a collection of significant models for enviromental friendly Thailand development. The models create with machine learning and deep learning by Near infrared spectroscopy research center for agricultural and food products, including: Determining the nutrient needs (N P K) of durian trees by measuring durian leaves using a non-destructive technique using artificial intelligence, Identification of combustion properties of biomass from fast-growing trees and agricultural residues using non-destructive techniques combined with artificial intelligence, and Evaluation of global warming due to biomass combustion using non-destructive techniques using artificial intelligence. The basic technology used is Near infrared Fourier transform spectroscopy technology which measurement and output display can be done quickly without chemical, no requirement for special expert, and measurement price per sample is very low. But the instrument cannot be produced in Thailand.

Read more
Development of media for youth ‘Khun Chang Khun Phaen : Khun Chang Dedicate The Petition’ to facilitate creative tourism and economy in Suphanburi

คณะสถาปัตยกรรม ศิลปะและการออกแบบ

Development of media for youth ‘Khun Chang Khun Phaen : Khun Chang Dedicate The Petition’ to facilitate creative tourism and economy in Suphanburi

-

Read more
Industrial robotic arm and pneumatic control systems

คณะวิศวกรรมศาสตร์

Industrial robotic arm and pneumatic control systems

This Project has been undertaken to address the need for skill development and knowledge enhancement in pneumatic systems and automation control, which are crucial in today’s manufacturing industry. Pneumatic systems play a vital role in various production processes, including machine control, automated devices, and assembly lines. However, the Department of Measurement and Control Engineering currently lacks a laboratory dedicated to the study and experimentation of pneumatic systems due to the deterioration and lack of maintenance of the previously used equipment. This has resulted in students missing the opportunity to practice essential skills required in the industrial sector. The authors of this thesis recognize the necessity of reviving and developing a pneumatic laboratory that can effectively support teaching, learning, and research activities. This project focuses on studying and developing industrial robotic arm control systems and pneumatic systems, integrating modern technologies such as Programmable Logic Controllers (PLC) and AI Vision. These systems are intended to be applicable to real-world industrial contexts. The outcomes of this project are expected to not only enhance the understanding of relevant technologies but also aim to transform the laboratory into a vital learning hub for current and future students. Furthermore, this initiative seeks to improve the competitiveness of students in the job market and support the development of innovations in the manufacturing industry in the years to come.

Read more