Sterowanie grzejnikiem kotła za pomocą modułu SCR Wi-Fi automatycznie

Ten artykuł przedstawia, jak automatycznie sterować grzejnikiem kotła za pomocą modułu SCR Wi-Fi (SCR_485) i licznika energii IAMMETER, aby zwiększyć wskaźnik autokonsumpcji systemu fotowoltaicznego (PV).

Poprzez dostosowywanie mocy wyjściowej modułu SCR w czasie rzeczywistym na podstawie energii wprowadzanej do sieci, celem jest skonsumowanie jak największej ilości energii oddawanej do sieci i zwiększenie wskaźnika autokonsumpcji systemu PV.

Wcześniej mieliśmy poradnik, który uczył, jak używać modułu SCR Wi-Fi z oprogramowaniem ESP Home do liniowej regulacji mocy wyjściowej obciążeń rezystancyjnych. Więcej szczegółów można znaleźć pod następującym linkiem: ESP32 + SCR module: Linearly adjust the power output of resistive loads, such as heaters.

Prezentacja efektu

Jak pokazano na rysunku, po włączeniu trybu automatycznego „Set Power" kontrolera SCR jest stale dostosowywane w czasie rzeczywistym do mocy oddawanej do sieci, utrzymując moc oddawaną na poziomie około 0 W.

Control the power of the heater according to the grid power

Grid Power REV: Moc oddawana do sieci

SCR_485 Power: „Set Power" modułu SCR_485

O SCR_485

Liniowy kontroler mocy o maksymalnej mocy wyjściowej 4 kW (system 220 V). Może liniowo regulować moc wyjściową w zakresie 0-4 kW, zalecany do sterowania obciążeniami rezystancyjnymi (takimi jak grzejniki kotła) i zapewnia funkcjonalność Wi-Fi.

SCR_485,linear power contrllor,voltage regulator for the resistive load

Więcej informacji: see this link.

Oprogramowanie sprzętowe

SCR_485 używa ESP Home firmware, który jest już wgrany przed wysyłką.

YAML

Plik YAML: SCR-485.yaml.

Klienci muszą skonfigurować adres IP i odpowiednie informacje o fazie zgodnie z rzeczywistym użyciem licznika energii.

Okablowanie systemu

Okablowanie systemu pokazano na poniższym rysunku, a główne komponenty są następujące:

Trójfazowy licznik energii IAMMETER służy do pomiaru mocy sieciowej. Ponieważ licznik energii IAMMETER jest licznikiem dwukierunkowym, może mierzyć moc dwukierunkową (pobieraną z sieci i oddawaną do sieci) oraz udostępniać API do odczytu wyników pomiarów w czasie rzeczywistym.
SCR_485: Moduł SCR Wi-Fi, który odczytuje wskazania licznika IAMMETER przez API i dostosowuje moc wyjściową w czasie rzeczywistym do sterowania grzejnikiem kotła.

Automatyczne dostosowywanie mocy wyjściowej modułu SCR_485 na podstawie mocy sieciowej

Po zakończeniu okablowania systemu klienci muszą wykonać następujące zadania:

Skonfiguruj poświadczenia Wi-Fi dla „SCR_485".
Skonfiguruj licznik energii IAMMETER w pliku YAML ESP Home.
Ustaw parametry.

Konfiguracja poświadczeń Wi-Fi dla „SCR_485"

Configure “SCR_485” Wi-Fi Credentials

configure the wifi credentials in esp home

Konfiguracja licznika energii IAMMETER w ESP Home

Otwórz stronę internetową w ESP Home. Na zrzucie ekranu zauważysz sześć urządzeń, ponieważ obecnie w naszym laboratorium testujemy sześć jednostek SCR_485.

SCR_485 in ESP Home

Zaktualizuj plik konfiguracyjny YAML za pomocą tego scr-485.yaml.

Zmodyfikuj konfigurację YAML zgodnie z typem używanego licznika energii.

WEM3080

WEM3080 to jednofazowy licznik energii IAMMETER, więc jeśli używasz WEM3080, zmierzona moc jest mocą sieciową i wystarczy ustawić adres IP licznika w następujący sposób:

Zmień IP (10.10.30.33) w pliku YAML na adres IP licznika energii.

yamlCopy codeinterval:
  - interval: 5s
    then:
      - if:
          condition:
            lambda: 'return id(auto_mode);'
          then:
            - http_request.get:
                url: "http://10.10.30.33/monitorjson"
                headers:
                  Content-Type: "application/json"
                verify_ssl: false

WEM3080T/WEM3046T/WEM3050T:

WEM3080T/WEM3046T/WEM3050T to wszystkie trójfazowe liczniki energii IAMMETER. W przypadku korzystania z licznika trójfazowego, oprócz konfiguracji adresu IP, należy również wybrać, która konkretna faza jest używana do pomiaru mocy sieciowej.

Ustaw adres IP licznika

Zmień IP 10.10.30.33 w pliku YAML na adres IP licznika energii.

Wybierz konkretną fazę licznika do pomiaru mocy sieciowej

Jeśli zasilanie sieciowe jest jednofazowe, dowolna faza licznika trójfazowego może być użyta do pomiaru mocy sieciowej (jak pokazano w sekcji okablowania systemu, faza B jest używana do pomiaru mocy sieciowej).

Jeśli zasilanie sieciowe jest trójfazowe, całkowita moc licznika trójfazowego powinna być użyta do reprezentowania mocy sieciowej.

Komentarze w kodzie poniżej to wskazują:

yamlCopy codeinterval:
  - interval: 5s
    then:
...

int16_t power_value = root["Datas"][1][2];
# power value in phase A:  ["Datas"][0][2], 
# power value in phase B: it is ["Datas"][1][2]
# power value in phase C: it is ["Datas"][2][2]
...

Ustaw parametry

Zaloguj się do strony internetowej, objaśnienia parametrów są następujące:

Auto Mode: Tryb ręczny/Tryb automatyczny.

Threshold: Wartość progowa pętli sterowania.

Hysteresis: Parametr histerezy wyzwalacza Schmitta. Ponieważ stosowane jest sterowanie wysokie/niskie, dodano parametr „Hysteresis", aby zapobiec oscylacjom. Operacja jest wyzwalana, gdy Grid Power > threshold + Hysteresis lub Grid Power < threshold - Hysteresis.

Set power: Moc wyjściowa ustawiona przez SCR_485.

Set the parameters in SCR-485,threshold,hysteresis

Ustaw Max Power

Ten parametr to maksymalna moc obciążenia sterowanego przez SCR_485. Ponieważ SCR_485 steruje obciążeniem poprzez regulację napięcia wyjściowego, musi używać tej maksymalnej mocy jako odniesienia przy obliczaniu mocy zadanej (Set Power).

Na przykład, jeśli maksymalna moc jest ustawiona na 3,3 kW, SCR założy, że moc wyjściowa wynosi 3,5 kW przy napięciu roboczym 220 V. Później, jeśli moc zadana ma być dostosowana do 0,875 kW, SCR_485 obniży napięcie do 110 V.

Ustaw Threshold i Hysteresis

Wprowadzenie histerezy ma na celu zapobieganie częstemu działaniu systemu sterowania, podobnie jak w przypadku wyzwalacza Schmitta. Tylko gdy zmierzona wartość (moc sieciowa) jest większa niż „threshold + hysteresis" lub mniejsza niż „threshold - hysteresis", zostanie podjęte działanie (dostosowanie mocy wyjściowej SCR_485).

Np.: Threshold = -20 W, Hysteresis = 50 W.

Te dwa ustawienia służą do zwiększenia mocy zadanej SCR_485, gdy moc sieciowa jest mniejsza niż -70 W (-20-50).

Te dwa ustawienia służą do zmniejszenia mocy zadanej SCR_485, gdy moc sieciowa jest większa niż 30 W (-20+50).

Należy pamiętać, że w dwukierunkowym pomiarze licznika energii IAMMETER, ujemne wartości mocy oznaczają, że system PV oddaje energię do sieci, podczas gdy dodatnie wartości mocy oznaczają, że system pobiera energię z sieci.

Set the parameters in SCR-485,threshold,hysteresis