Автоматично управление на бойлерен нагревател с Wi-Fi SCR модул

Тази статия описва как автоматично да управлявате бойлерен нагревател с помощта на Wi-Fi SCR модул (SCR_485) и електромер IAMMETER, за да подобрите степента на собствено потребление на фотоволтаична (PV) система.

Чрез регулиране на изходната мощност на SCR модула в реално време според мощността, подавана към мрежата, целта е да се консумира възможно най-голяма част от излишната мощност и да се повиши степента на собствено потребление на фотоволтаичната система.

Преди това имахме урок, който ви показваше как да използвате Wi-Fi SCR модул с фърмуер ESP Home за линейно регулиране на изходната мощност на резистивни товари. За повече подробности вижте следната връзка: ESP32 + SCR модул: Линейно регулиране на изходната мощност на резистивни товари, като например нагреватели.

Демонстрация на резултата

Както е показано на фигурата, след включване на автоматичния режим „Set Power“ на SCR контролера се регулира непрекъснато в реално време според мощността, подавана към мрежата, като се поддържа около 0 W.

Управление на мощността на нагревателя според мощността от мрежата

Grid Power REV: Мощност, подавана към мрежата

SCR_485 Power: „Set Power“ на SCR_485

Относно SCR_485

Линеен регулатор на мощност с максимална изходна мощност 4 kW (система 220 V). Той може линейно да регулира изходната мощност в диапазона 0-4 kW, препоръчва се за управление на резистивни товари (като бойлерни нагреватели) и предоставя Wi-Fi функционалност.

SCR_485, линеен регулатор на мощност, регулатор на напрежение за резистивен товар

За повече информация, вижте тази връзка.

Фърмуер

SCR_485 използва фърмуер ESP Home, който е предварително записан преди доставка.

YAML

YAML файл: SCR-485.yaml.

Клиентите трябва да конфигурират IP адреса и информацията за съответната фаза според действителното използване на електромера.

Схема на свързване на системата

Схемата на свързване на системата е показана на фигурата по-долу, като основните компоненти са следните:

Използва се трифазен електромер IAMMETER за измерване на мощността от/към мрежата. Тъй като електромерът на IAMMETER е двупосочен, той може да измерва двупосочна мощност (мощност, взета от мрежата, и мощност, върната към мрежата) и предоставя API за четене на резултатите от измерването в реално време.
SCR_485: Wi-Fi SCR модул, който чете показанията на мощността от електромера IAMMETER чрез API и регулира изходната мощност в реално време, за да управлява бойлерния нагревател.

Автоматично регулиране на изходната мощност на модула SCR_485 според мощността от мрежата

След като завършат свързването на системата, клиентите трябва да изпълнят следните задачи:

Конфигуриране на Wi-Fi данните за достъп на „SCR_485“.
Конфигуриране на електромера IAMMETER в YAML файла на ESP Home.
Задаване на параметрите.

Конфигуриране на Wi-Fi данните за достъп на „SCR_485“

конфигуриране на wifi данните за достъп в esp home

Конфигуриране на електромера IAMMETER в ESP Home

Отворете уеб страницата в ESP Home. На екранната снимка ще забележите шест устройства, тъй като в момента в лабораторията ни се тестват шест модула SCR_485.

SCR_485 в ESP Home

Актуализирайте YAML конфигурационния файл с този scr-485.yaml.

Променете YAML конфигурацията според типа използван електромер.

WEM3080

WEM3080 е еднофазният електромер на IAMMETER, така че ако използвате WEM3080, това означава, че измерената мощност е мощността от/към мрежата, и трябва само да зададете IP адреса на електромера, както следва:

Променете IP адреса (10.10.30.33) в YAML файла на IP адреса на електромера.

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 са трифазните електромери на IAMMETER. Ако използвате трифазен електромер, освен конфигурирането на IP адреса, трябва да изберете и коя конкретна фаза се използва за измерване на мощността от/към мрежата.

Задайте IP адреса на електромера

Променете IP 10.10.30.33 в YAML файла на IP адреса на електромера.

Изберете конкретната фаза на електромера за измерване на мощността от мрежата

Ако захранването от мрежата е еднофазно, може да се използва всяка фаза на трифазния електромер за измерване на мощността от мрежата (както е показано в раздела за схемата на свързване, фаза B се използва за измерване на мощността от мрежата).

Ако захранването от мрежата е трифазно, трябва да се използва общата мощност на трифазния електромер, за да се представи мощността от мрежата.

Коментарите в кода по-долу показват това:

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]
...

Задаване на параметрите

Влезте в уеб страницата, обясненията на параметрите са следните:

Auto Mode: Ръчен режим/Автоматичен режим.

Threshold: Праговата стойност на управляващия контур.

Hysteresis: Параметърът за хистерезис на тригера на Шмит. Тъй като се използва управление по високо и ниско ниво, параметърът „Hysteresis“ е добавен, за да се предотврати трептене. Действие се задейства, когато Grid Power > threshold + Hysteresis или Grid Power < threshold - Hysteresis.

Set power: Изходната мощност, зададена от SCR_485.

Задаване на параметрите в SCR-485, threshold, hysteresis

Задаване на максимална мощност

Този параметър е максималната мощност на товара, управляван от SCR_485. Тъй като SCR_485 управлява товара чрез регулиране на изходното напрежение, трябва да използва тази Max Power като референция при изчисляването на Set Power.

Например, ако максималната мощност е зададена на 3.3 kW, SCR ще приеме, че изходната мощност е 3.5 kW при работно напрежение 220 V. По-късно, ако Set Power трябва да се регулира до 0.875 kW, SCR_485 ще намали напрежението до 110 V.

Задаване на праг и хистерезис

Въвеждането на хистерезис е за предотвратяване на честото задействане на управляващата система, подобно на принципа на тригера на Шмит. Само когато измерената стойност (мощността от мрежата) е по-голяма от „праг + хистерезис“ или по-малка от „праг - хистерезис“, ще бъде предприето действие (регулиране на изходната мощност на SCR_485)

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

Тези две настройки са за увеличаване на зададената мощност на SCR_485, когато мощността от мрежата е по-малка от -70 W (-20-50).

Тези две настройки са за намаляване на зададената мощност на SCR_485, когато мощността от мрежата е по-голяма от 30 W (-20+50).

Моля, имайте предвид, че при двупосоченото измерване на електромера IAMMETER отрицателните стойности на мощността показват, че фотоволтаичната система подава мощност към мрежата, докато положителните стойности показват, че системата консумира мощност от мрежата.

Задаване на параметрите в SCR-485, threshold, hysteresis