Design and Implementation of a Partial Power Converter Pre-Regulator for DCX-based Stand-Alone Green Hydrogen Production

Abstract

EL presente trabajo de tesis de magister se centra en un convertidor de potencia parcial (PPC) que será utilizado como prerregulador de un convertidor DCX para la producción de hidrogeno verde sin conexión a la red. Para producir hidrogeno verde con un electrolizador y utilizando paneles fotovoltaicos (PV) como fuentes de energía, es conveniente interconectar estos sistemas mediante un convertidor DC-DC. El proceso del electrolizador opera con alta corriente continua y bajo voltaje, y el convertidor DCX es una alternativa atractiva ya que permite obtener alta eficiencia en aplicaciones con conversión de alta ganancia de voltaje. Sin embargo, el convertidor DCX no tiene capacidad de regulación, por lo que, para esta aplicación en particular, es necesario implementar una etapa adicional de prerregulacion. Para llevar a cabo este trabajo, se considerar a el PPC ya que presenta bajas perdidas de potencia y alta eficiencia en comparación con otros convertidores clásicos. En la aplicación considerada de producción de hidrogeno basada en energía fotovoltaica, el PPC requerido debe ser un reductor con un alto rango de operación y alta eficiencia. Se propone un esquema de control en cascada para el PPC y para el sistema propuesto para la aplicación de hidrogeno verde, el cual consiste en el PPC interconectado directamente a la entrada del convertidor DCX. Se simulan ambos esquemas de control para verificar su funcionamiento y se estima la eficiencia del sistema completo. Finalmente, se diseña un prototipo reducido a escala experimental del PPC y se valida en el laboratorio el funcionamiento del convertidor.