Conception et réalisation d'un convertisseur DC/DC à haut rapport de conversion pour électrolyseurs - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2020

Design and realization of a DC/DC converter for electrolysers within a wind-H2 stand-alone power supply

Conception et réalisation d'un convertisseur DC/DC à haut rapport de conversion pour électrolyseurs

Abstract

In recent years, the use of electrolyzer to produce cleanly and efficiently hydrogen from renewable energy sources (e.g. wind, solar) has gained growing interest from researchers and industrial. Similarly to fuel cells, electrolyzers require power conditioning systems, such as DC/DC converters. Generally, electrolyzers need a very low DC voltage to generate hydrogen from de-ionized, pure or distilled water. For this reason, DC/DC buck converters are generally used. For electrolyzer applications, DC/DC converters must meet several challenging issues in terms of energy efficiency and output current ripple reduction. Generated high-frequency current ripples from DC/DC converter may lead to long-term degradation on electrolyzers. As a result, high-frequency current ripples can shorten the electrolyzer life span. Furthermore, the availability and reliability of DC/DC converters remain a major concern so that stand-alone power supply can guarantee a high-level of autonomy in case of electrical failures. Within the wind-H2 stand-alone power supply, DC bus is generally a high-voltage of a few hundreds of volt. Given that the electrolyzer must be supplied at a very low DC voltage, interface DC/DC converter has to present a high-conversion ratio.
Ces dernières années, l’utilisation des électrolyseurs pour produire proprement et efficacement de l’hydrogène à partir de sources d’énergie renouvelables (éolien, solaire) a profité d’un intérêt croissant de la part des chercheurs et également des industriels. De même que les piles à combustible, les électrolyseurs ont besoin de convertisseurs DC/DC. Généralement, les électrolyseurs exigent une faible tension continue afin de produire de l’hydrogène à partir d’eau dé-ionisée, pure ou distillée. Pour cette raison, les convertisseurs DC/DC buck sont généralement utilisés. Pour des applications électrolyseur, les convertisseurs DC/DC doivent répondre à de nombreuses problématiques en termes d’efficacité énergétique, de compacité et de réduction de l’ondulation de courant de sortie. Les ondulations de courant générées par les convertisseurs DC/DC peuvent conduire à des dégradations à long terme sur les électrolyseurs et par conséquent réduire leurs durées de vie. En outre, la disponibilité et la fiabilité des convertisseurs DC/DC restent une préoccupation majeure afin que les systèmes multi-sources puissent garantir un haut niveau d’autonomie. Dans les systèmes multi-sources, le bus DC de gestion des flux d’énergie est généralement une haute tension de quelques centaines de volt. Etant donné que l’électrolyseur doit être alimenté en tension très faible, le convertisseur DC/DC d’interface doit présenter un haut rapport de conversion.
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Dates and versions

tel-03127387 , version 1 (01-02-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03127387 , version 1

Cite

Vittorio Guida. Conception et réalisation d'un convertisseur DC/DC à haut rapport de conversion pour électrolyseurs. Energie électrique. Université de Lorraine, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LORR0134⟩. ⟨tel-03127387⟩
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