Convertidores ac-dc para aplicaciones de electrolizador: estado del arte y desafíos futuros
Autores: Yodwong, Burin; Guilbert, Damien; Phattanasak, Matheepot; Kaewmanee, Wattana; Hinaje, Melika; Vitale, Gianpaolo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Convertidores ac-dc para aplicaciones de electrolizador: estado del arte y desafíos futuros
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Artículo
Convertidores AC-DC
Puentes rectificadores de tiristores
Rectificadores de corte
Calidad de energía
Eficiencia energética
Electrolizadores PEM
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
El objetivo principal del artículo es proporcionar una revisión exhaustiva de los convertidores de CA-CC actualmente utilizados para electrolizadores alcalinos y de membrana de intercambio de protones (PEM) en sistemas de conversión de energía de red eléctrica o energía eólica. Basándose en la literatura actual, este artículo tiene como objetivo enfatizar las ventajas y desventajas de los convertidores de CA-CC basados principalmente en puentes rectificadores de tiristores y rectificadores de chopper. El análisis se centra principalmente en los problemas actuales de estos convertidores en términos de consumo específico de energía, ondulación de corriente, fiabilidad, eficiencia y calidad de la energía. A partir de este análisis, se muestra que los rectificadores basados en tiristores son particularmente adecuados para aplicaciones de alta potencia pero requieren el uso de filtros activos y pasivos para mejorar la calidad de la energía. En comparación, la combinación de chopper-rectificador puede evitar el uso de filtros activos y pasivos voluminosos ya que puede mejorar la calidad de la energía. Sin embargo, el uso de un chopper básico (es decir, convertidor buck) presenta varias desventajas desde el punto de vista de la fiabilidad, eficiencia energética, relación de voltaje y ondulación de corriente. Por esta razón, deben emplearse nuevos convertidores de CC-CC emergentes para abordar estos problemas importantes de acuerdo con la disponibilidad de nuevos dispositivos de conmutación de potencia. Finalmente, basándose en la experiencia de los autores en conversión de energía para electrolizadores PEM, se proporciona una discusión sobre los desafíos futuros a los que debe enfrentarse la electrónica de potencia para la producción de hidrógeno verde basada en fuentes de energía renovable.
Descripción
El objetivo principal del artículo es proporcionar una revisión exhaustiva de los convertidores de CA-CC actualmente utilizados para electrolizadores alcalinos y de membrana de intercambio de protones (PEM) en sistemas de conversión de energía de red eléctrica o energía eólica. Basándose en la literatura actual, este artículo tiene como objetivo enfatizar las ventajas y desventajas de los convertidores de CA-CC basados principalmente en puentes rectificadores de tiristores y rectificadores de chopper. El análisis se centra principalmente en los problemas actuales de estos convertidores en términos de consumo específico de energía, ondulación de corriente, fiabilidad, eficiencia y calidad de la energía. A partir de este análisis, se muestra que los rectificadores basados en tiristores son particularmente adecuados para aplicaciones de alta potencia pero requieren el uso de filtros activos y pasivos para mejorar la calidad de la energía. En comparación, la combinación de chopper-rectificador puede evitar el uso de filtros activos y pasivos voluminosos ya que puede mejorar la calidad de la energía. Sin embargo, el uso de un chopper básico (es decir, convertidor buck) presenta varias desventajas desde el punto de vista de la fiabilidad, eficiencia energética, relación de voltaje y ondulación de corriente. Por esta razón, deben emplearse nuevos convertidores de CC-CC emergentes para abordar estos problemas importantes de acuerdo con la disponibilidad de nuevos dispositivos de conmutación de potencia. Finalmente, basándose en la experiencia de los autores en conversión de energía para electrolizadores PEM, se proporciona una discusión sobre los desafíos futuros a los que debe enfrentarse la electrónica de potencia para la producción de hidrógeno verde basada en fuentes de energía renovable.