Controlați automat un încălzitor de boiler folosind un modul SCR Wi-Fi

Acest articol prezintă cum să controlați automat un încălzitor de boiler folosind un modul SCR Wi-Fi (SCR_485) și un contor de energie IAMMETER pentru a îmbunătăți rata de autoconsum a unui sistem fotovoltaic (PV).

Prin ajustarea în timp real a puterii de ieșire a modulului SCR în funcție de puterea injectată în rețea, scopul este de a consuma cât mai multă putere injectată posibil și de a crește rata de autoconsum a sistemului PV.

Anterior, am avut un tutorial care vă arăta cum să utilizați un modul SCR Wi-Fi cu firmware ESP Home pentru a regla liniar puterea de ieșire a sarcinilor rezistive. Pentru mai multe detalii, vă rugăm să consultați următorul link: ESP32 + SCR module: Linearly adjust the power output of resistive loads, such as heaters.

Afișarea efectului

Cum se arată în figură, după activarea modului automat, „Set Power" al controlerului SCR este ajustat continuu în timp real în funcție de puterea injectată, menținând puterea injectată în jurul valorii de 0W.

Controlați puterea încălzitorului în funcție de puterea din rețea

Grid Power REV: Puterea injectată în rețea

SCR_485 Power: "Set Power" al SCR_485

Despre SCR_485

Un controler de putere liniar cu o putere maximă de ieșire de 4 kW (sistem de 220V). Poate regla liniar puterea de ieșire în intervalul 0-4 kW, fiind recomandat pentru controlul sarcinilor rezistive (cum ar fi încălzitoarele de boiler) și oferă funcționalitate Wi-Fi.

SCR_485, controler liniar de putere, regulator de tensiune pentru sarcinile rezistive

Pentru mai multe informații, consultați acest link.

Firmware

SCR_485 utilizează firmware ESP Home, care a fost preinstalat (pre-flash) înainte de livrare.

YAML

Fișier YAML: SCR-485.yaml.

Clienții trebuie să configureze adresa IP și informațiile legate de fază în funcție de utilizarea efectivă a contorului de energie.

Cablarea sistemului

Cablarea sistemului este prezentată în figura de mai jos, componentele principale fiind următoarele:

Un contor de energie trifazat IAMMETER este utilizat pentru a măsura puterea din rețea. Deoarece contorul IAMMETER este un contor bidirecțional, poate măsura puterea bidirecțională (puterea consumată din rețea și puterea injectată în rețea) și oferă un API pentru citirea rezultatelor măsurătorilor în timp real.
SCR_485: Un modul SCR Wi-Fi care citește valorile de putere de la contorul IAMMETER prin API și ajustează puterea de ieșire în timp real pentru a acționa încălzitorul de boiler.

Ajustarea automată a puterii de ieșire a modulului SCR_485 în funcție de puterea din rețea

După finalizarea cablării sistemului, clienții trebuie să îndeplinească următoarele sarcini:

Configurați acreditările Wi-Fi “SCR_485”.
Configurați contorul de energie IAMMETER în fișierul YAML ESP Home.
Setați parametrii.

Configurarea acreditărilor Wi-Fi “SCR_485”

Configure “SCR_485” Wi-Fi Credentials

configurați acreditările Wi-Fi în ESP Home

Configurarea contorului de energie IAMMETER în ESP Home

Deschideți pagina web din ESP Home. În imagine, veți observa șase dispozitive listate, deoarece avem în prezent șase unități SCR_485 în testare în laboratorul nostru.

SCR_485 în ESP Home

Actualizați fișierul de configurare YAML folosind acest scr-485.yaml.

Modificați configurația YAML în funcție de tipul de contor de energie utilizat.

WEM3080

WEM3080 este contorul monofazat IAMMETER, deci dacă utilizați WEM3080, înseamnă că puterea măsurată este puterea din rețea (Grid Power) și trebuie doar să setați adresa IP a contorului, după cum urmează:

Schimbați IP-ul (10.10.30.33) din fișierul YAML cu IP-ul contorului de energie.

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 sunt toate contoarele trifazate IAMMETER. Dacă utilizați un contor trifazat, pe lângă configurarea adresei IP, trebuie să alegeți și ce fază specifică este utilizată pentru măsurarea puterii din rețea (Grid Power).

Setați adresa IP a contorului

Schimbați IP-ul 10.10.30.33 din fișierul YAML cu IP-ul contorului de energie.

Selectați faza specifică a contorului pentru măsurarea puterii din rețea

Dacă alimentarea din rețea este monofazată, orice fază a contorului trifazat poate fi utilizată pentru măsurarea puterii din rețea (cum se arată în secțiunea de cablare a sistemului, faza B este utilizată pentru măsurarea puterii din rețea).

Dacă alimentarea din rețea este trifazată, puterea totală a contorului trifazat ar trebui utilizată pentru a reprezenta puterea din rețea.

Comentariile din codul de mai jos indică acest lucru:

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]
...

Setarea parametrilor

Autentificați-vă pe pagina web; explicațiile parametrilor sunt următoarele:

Auto Mode: Mod manual/Mod automat.

Threshold: Valoarea pragului buclei de control.

Hysteresis: Parametrul de histerezis al declanșatorului Schmitt. Deoarece se utilizează controlul pe nivel înalt și scăzut, parametrul “Hysteresis” este adăugat pentru a preveni oscilațiile. O operațiune este declanșată când Grid Power > prag + Hysteresis sau Grid Power < prag - Hysteresis.

Set power: Puterea de ieșire setată de SCR_485.

Setați parametrii în SCR-485, prag, histerezis

Setarea puterii maxime

Acest parametru este puterea maximă a sarcinii controlate de SCR_485. Deoarece SCR_485 controlează sarcina prin ajustarea tensiunii de ieșire, trebuie să utilizeze acest Max Power ca referință atunci când calculează Set Power.

De exemplu, dacă puterea maximă este setată la 3,3 kW, SCR va presupune că puterea de ieșire este de 3,5 kW la o tensiune de lucru de 220V. Ulterior, dacă Set Power trebuie ajustat la 0,875 kW, SCR_485 va reduce tensiunea la 110V.

Setarea pragului și histerezisului

Introducerea histerezisului are scopul de a preveni operarea frecventă a sistemului de control, similar principiului unui declanșator Schmitt. Doar atunci când valoarea măsurată (puterea din rețea) este mai mare decât "prag + histerezis" sau mai mică decât "prag - histerezis", se va efectua o acțiune (ajustarea puterii de ieșire a SCR_485).

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

Aceste două setări au rolul de a crește puterea setată a SCR_485 atunci când puterea din rețea este mai mică de -70 W (-20-50).

Aceste două setări au rolul de a scădea puterea setată a SCR_485 atunci când puterea din rețea este mai mare de 30 W (-20+50).

Vă rugăm să rețineți că, în măsurarea bidirecțională a contorului IAMMETER, valorile negative ale puterii indică faptul că sistemul PV injectează putere în rețea, în timp ce valorile pozitive indică faptul că sistemul consumă putere din rețea.

Setați parametrii în SCR-485, prag, histerezis