Automatické ovládání bojleru pomocí Wi-Fi modulu SCR

Tento článek představuje, jak automaticky ovládat ohřívač bojleru pomocí Wi-Fi modulu SCR (SCR_485) a elektroměru IAMMETER, aby se zlepšila míra vlastní spotřeby fotovoltaického (PV) systému.

Úpravou výstupního výkonu modulu SCR v reálném čase podle výkonu dodávaného do sítě se snaží spotřebovat co nejvíce dodávaného výkonu a zvýšit míru vlastní spotřeby systému PV.

Dříve jsme měli návod, který vás naučil používat Wi-Fi modul SCR s firmwarem ESP Home k lineární úpravě výstupního výkonu odporových zátěží. Další podrobnosti najdete na následujícím odkazu: ESP32 + modul SCR: Lineární úprava výstupního výkonu odporových zátěží, jako jsou topení.

Zobrazení efektu

Jak je znázorněno na obrázku, po zapnutí automatického režimu je „Set Power“ regulátoru SCR průběžně upravováno v reálném čase podle výkonu dodávaného do sítě, takže výkon dodávaný do sítě zůstává kolem 0 W.

Control the power of the heater according to the grid power

Grid Power REV: Výkon dodávaný do sítě

SCR_485 Power: „Set Power“ modulu SCR_485

O modulu SCR_485

Lineární regulátor výkonu s maximálním výstupním výkonem 4 kW (systém 220 V). Dokáže lineárně upravovat výstupní výkon v rozsahu 0–4 kW, je doporučen pro řízení odporových zátěží (jako jsou ohřívače bojlerů) a poskytuje funkci Wi-Fi.

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

Další informace najdete na tomto odkazu.

Firmware

SCR_485 používá firmware ESP Home, který je před odesláním předem nahraný.

YAML

Soubor YAML: SCR-485.yaml.

Zákazníci musí nakonfigurovat IP adresu a související informace o fázi podle skutečného použití elektroměru.

Zapojení systému

Zapojení systému je znázorněno na obrázku níže, hlavní součásti jsou následující:

K měření výkonu ze sítě se používá třífázový elektroměr IAMMETER. Protože elektroměr IAMMETER je obousměrný elektroměr, může měřit obousměrný výkon (výkon odebíraný ze sítě a výkon dodávaný do sítě) a poskytuje API pro čtení výsledků měření v reálném čase.
SCR_485: Wi-Fi modul SCR, který čte hodnoty výkonu z elektroměru IAMMETER přes API a v reálném čase upravuje výstupní výkon pro pohon ohřívače bojleru.

Automatické přizpůsobení výstupního výkonu modulu SCR_485 podle výkonu ze sítě

Po dokončení zapojení systému musí zákazníci splnit následující úkoly:

Nakonfigurujte Wi-Fi přihlašovací údaje „SCR_485“.
Nakonfigurujte elektroměr IAMMETER v souboru YAML ESP Home.
Nastavte parametry.

Konfigurace Wi-Fi přihlašovacích údajů „SCR_485“

configure the wifi credentials in esp home

Konfigurace elektroměru IAMMETER v ESP Home

Otevřete webovou stránku v ESP Home. Na snímku obrazovky si všimnete šesti zařízení, protože v naší laboratoři právě testujeme šest jednotek SCR_485.

SCR_485 in ESP Home

Aktualizujte konfigurační soubor YAML pomocí tohoto scr-485.yaml.

Upravte konfiguraci YAML podle typu použitého elektroměru.

WEM3080

WEM3080 je jednofázový elektroměr IAMMETER, takže pokud používáte WEM3080, znamená to, že naměřený výkon je výkon ze sítě (Grid Power), a stačí nastavit IP adresu elektroměru následovně:

Změňte IP adresu (10.10.30.33) v souboru YAML na IP adresu elektroměru.

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 jsou všechny třífázové elektroměry IAMMETER. Pokud používáte třífázový elektroměr, musíte kromě konfigurace IP adresy také zvolit, která konkrétní fáze se používá k měření výkonu ze sítě (Grid Power).

Nastavení IP adresy elektroměru

Změňte IP adresu 10.10.30.33 v souboru YAML na IP adresu elektroměru.

Výběr konkrétní fáze elektroměru pro měření výkonu ze sítě

Pokud je napájení ze sítě jednofázové, lze k měření výkonu ze sítě použít kteroukoli fázi třífázového elektroměru (jak je znázorněno v části zapojení systému, k měření výkonu ze sítě se používá fáze B).

Pokud je napájení ze sítě třífázové, měl by být pro vyjádření výkonu ze sítě použit celkový výkon třífázového elektroměru.

Komentáře v kódu níže to naznačují:

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]
...

Nastavení parametrů

Přihlaste se na webovou stránku, vysvětlení parametrů je následující:

Auto Mode: Ruční režim/Automatický režim.

Threshold: Prahová hodnota regulační smyčky.

Hysteresis: Parametr hystereze Schmittova klopného obvodu. Protože se používá řízení vysokým/nízkým stavem, je parametr „Hysteresis“ přidán, aby se zabránilo oscilaci. Operace se spustí, když Grid Power > threshold + Hysteresis nebo Grid Power < threshold - Hysteresis.

Set power: Výstupní výkon nastavený modulem SCR_485.

Set the parameters in SCR-485,threshold,hysteresis

Nastavení Max Power

Tento parametr představuje maximální výkon zátěže řízené modulem SCR_485. Protože SCR_485 řídí zátěž úpravou výstupního napětí, musí při výpočtu Set Power použít tuto hodnotu Max Power jako referenci.

Pokud je například maximální výkon nastaven na 3,3 kW, SCR bude předpokládat, že výstupní výkon je 3,5 kW při pracovním napětí 220 V. Pokud je později třeba upravit Set Power na 0,875 kW, SCR_485 sníží napětí na 110 V.

Nastavení Threshold a Hysteresis

Zavedení hystereze má zabránit častému spínání řídicího systému, podobně jako u Schmittova klopného obvodu. K akci (úpravě výstupního výkonu modulu SCR_485) dojde pouze tehdy, když je naměřená hodnota (výkon ze sítě) větší než „threshold + hysteresis“ nebo menší než „threshold - hysteresis“.

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

Tato dvě nastavení slouží ke zvýšení nastaveného výkonu SCR_485, když je výkon ze sítě menší než -70 W (-20-50).

Tato dvě nastavení slouží ke snížení nastaveného výkonu SCR_485, když je výkon ze sítě větší než 30 W (-20+50).

Vezměte prosím na vědomí, že při obousměrném měření elektroměru IAMMETER znamenají záporné hodnoty výkonu, že systém PV dodává energii do sítě, zatímco kladné hodnoty výkonu znamenají, že systém odebírá energii ze sítě.

Set the parameters in SCR-485,threshold,hysteresis