Ελέγξτε αυτόματα έναν λέβητα θέρμανσης χρησιμοποιώντας μια μονάδα SCR με Wi-Fi

Αυτό το άρθρο παρουσιάζει πώς να ελέγχετε αυτόματα έναν λέβητα (θερμοσίφωνα) χρησιμοποιώντας μια μονάδα SCR με Wi-Fi (SCR_485) και έναν μετρητή ενέργειας IAMMETER, ώστε να βελτιώσετε το ποσοστό αυτοκατανάλωσης ενός φωτοβολταϊκού (ΦΒ) συστήματος.

Ρυθμίζοντας σε πραγματικό χρόνο την ισχύ εξόδου της μονάδας SCR σύμφωνα με την ισχύ που εγχέεται στο δίκτυο, στόχος είναι να καταναλώνεται όσο το δυνατόν περισσότερη από την εγχεόμενη ισχύ και να αυξάνεται το ποσοστό αυτοκατανάλωσης του ΦΒ συστήματος.

Προηγουμένως, είχαμε έναν οδηγό που σας έμαθε πώς να χρησιμοποιείτε μια μονάδα SCR με Wi-Fi με το υλικολογισμικό ESP Home για να ρυθμίζετε γραμμικά την έξοδο ισχύος ωμικών φορτίων. Για περισσότερες λεπτομέρειες, ανατρέξτε στον ακόλουθο σύνδεσμο: ESP32 + μονάδα SCR: Γραμμική ρύθμιση της εξόδου ισχύος ωμικών φορτίων, όπως οι θερμαντήρες.

Προβολή Αποτελέσματος

Όπως φαίνεται στο σχήμα, μετά την ενεργοποίηση της αυτόματης λειτουργίας, η "Ισχύς Ρύθμισης" (Set Power) του ελεγκτή SCR προσαρμόζεται συνεχώς σε πραγματικό χρόνο σύμφωνα με την εγχεόμενη ισχύ, διατηρώντας την εγχεόμενη ισχύ κοντά στα 0W.

Έλεγχος της ισχύος του θερμαντήρα σύμφωνα με την ισχύ του δικτύου

Ισχύς Δικτύου (Grid Power REV)：Εγχεόμενη ισχύς

Ισχύς SCR_485： Η "Ισχύς Ρύθμισης" (Set Power) του SCR_485

Σχετικά με το SCR_485

Ένας γραμμικός ελεγκτής ισχύος με μέγιστη έξοδο ισχύος 4 kW (σύστημα 220V). Μπορεί να ρυθμίζει γραμμικά την έξοδο ισχύος στην περιοχή 0-4 kW, συνιστάται για τον έλεγχο ωμικών φορτίων (όπως οι λέβητες) και διαθέτει λειτουργία Wi-Fi.

SCR_485,γραμμικός ελεγκτής ισχύος,ρυθμιστής τάσης για ωμικά φορτία

Για περισσότερες πληροφορίες, δείτε αυτόν τον σύνδεσμο.

Υλικολογισμικό

Το SCR_485 χρησιμοποιεί υλικολογισμικό ESP Home, το οποίο έχει ήδη εγκατασταθεί πριν από την αποστολή.

YAML

Αρχείο YAML: SCR-485.yaml.

Οι πελάτες πρέπει να διαμορφώσουν τη διεύθυνση IP και τις σχετικές πληροφορίες φάσης σύμφωνα με την πραγματική χρήση του μετρητή ενέργειας.

Καλωδίωση Συστήματος

Η καλωδίωση του συστήματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, με τα κύρια εξαρτήματα ως εξής:

Ένας τριφασικός μετρητής ενέργειας IAMMETER χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ισχύος του δικτύου. Καθώς ο μετρητής ενέργειας της IAMMETER είναι αμφίδρομος, μπορεί να μετράει αμφίδρομη ισχύ (ισχύ που απορροφάται από το δίκτυο και ισχύ που επιστρέφεται στο δίκτυο) και παρέχει ένα API για την ανάγνωση των μετρήσεων σε πραγματικό χρόνο.
SCR_485: Μια μονάδα SCR με Wi-Fi που διαβάζει τις μετρήσεις ισχύος από τον μετρητή IAMMETER μέσω του API και ρυθμίζει σε πραγματικό χρόνο την έξοδο ισχύος για να τροφοδοτεί τον λέβητα.

Αυτόματη Ρύθμιση της Ισχύος Εξόδου της Μονάδας SCR_485 με Βάση την Ισχύ του Δικτύου

Μετά την ολοκλήρωση της καλωδίωσης του συστήματος, οι πελάτες πρέπει να εκτελέσουν τις ακόλουθες εργασίες:

Διαμόρφωση των διαπιστευτηρίων Wi-Fi του "SCR_485".
Διαμόρφωση του μετρητή ενέργειας IAMMETER στο αρχείο YAML του ESP Home.
Ρύθμιση των παραμέτρων.

Διαμόρφωση των Διαπιστευτηρίων Wi-Fi του "SCR_485"

Διαμόρφωση των διαπιστευτηρίων Wi-Fi του "SCR_485"

Διαμόρφωση των διαπιστευτηρίων Wi-Fi στο ESP Home

Διαμόρφωση του Μετρητή Ενέργειας IAMMETER στο ESP Home

Ανοίξτε την ιστοσελίδα στο ESP Home. Στη φωτογραφία θα παρατηρήσετε έξι συσκευές στη λίστα, καθώς αυτή τη στιγμή έχουμε έξι μονάδες SCR_485 υπό δοκιμή στο εργαστήριό μας.

SCR_485 στο ESP Home

Ενημερώστε το αρχείο διαμόρφωσης YAML με αυτό το scr-485.yaml.

Τροποποιήστε τη διαμόρφωση YAML σύμφωνα με τον τύπο του μετρητή ενέργειας που χρησιμοποιείται.

WEM3080

Το WEM3080 είναι ο μονοφασικός μετρητής ενέργειας της IAMMETER, οπότε αν χρησιμοποιείτε WEM3080, αυτό σημαίνει ότι η μετρούμενη ισχύς είναι η Ισχύς του Δικτύου και χρειάζεται μόνο να ορίσετε τη διεύθυνση IP του μετρητή ως εξής:

Αλλάξτε την IP (10.10.30.33) στο αρχείο YAML στη διεύθυνση IP του μετρητή ενέργειας.

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:

Τα WEM3080T/WEM3046T/WEM3050T είναι όλα τριφασικοί μετρητές ενέργειας της IAMMETER. Αν χρησιμοποιείτε τριφασικό μετρητή ενέργειας, εκτός από τη διαμόρφωση της διεύθυνσης IP, πρέπει επίσης να επιλέξετε ποια συγκεκριμένη φάση χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της Ισχύος του Δικτύου.

Ορίστε τη διεύθυνση IP του μετρητή

Αλλάξτε την IP 10.10.30.33 στο αρχείο YAML στη διεύθυνση IP του μετρητή ενέργειας.

Επιλέξτε τη συγκεκριμένη φάση του μετρητή για τη μέτρηση της ισχύος του δικτύου

Αν η παροχή ισχύος του δικτύου είναι μονοφασική, μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιαδήποτε φάση του τριφασικού μετρητή για τη μέτρηση της ισχύος του δικτύου (όπως φαίνεται στην ενότητα καλωδίωσης του συστήματος, η φάση Β χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ισχύος του δικτύου).

Αν η παροχή ισχύος του δικτύου είναι τριφασική, η συνολική ισχύς του τριφασικού μετρητή θα πρέπει να χρησιμοποιείται για την αναπαράσταση της ισχύος του δικτύου.

Τα σχόλια στον παρακάτω κώδικα το υποδεικνύουν:

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]
...

Ρύθμιση Παραμέτρων

Συνδεθείτε στην ιστοσελίδα· οι επεξηγήσεις των παραμέτρων είναι οι εξής:

Αυτόματη Λειτουργία (Auto Mode): Χειροκίνητη λειτουργία/Αυτόματη λειτουργία.

Κατώφλι (Threshold): Η τιμή κατωφλίου του βρόχου ελέγχου.

Υστέρηση (Hysteresis): Η παράμετρος υστέρησης της σκανδάλης Schmitt. Καθώς χρησιμοποιείται έλεγχος υψηλού/χαμηλού επιπέδου, προστίθεται η παράμετρος "Υστέρηση" για την αποφυγή ταλαντώσεων. Μια ενέργεια ενεργοποιείται όταν Ισχύς Δικτύου > κατώφλι + υστέρηση ή Ισχύς Δικτύου < κατώφλι - υστέρηση.

Ισχύς ρύθμισης (Set Power): Η ισχύς εξόδου που ορίζεται από το SCR_485.

Ορισμός των παραμέτρων στο SCR-485,κατώφλι,υστέρηση

Ορισμός Μέγιστης Ισχύος (Max Power)

Αυτή η παράμετρος είναι η μέγιστη ισχύς του φορτίου που ελέγχεται από το SCR_485. Καθώς το SCR_485 ελέγχει το φορτίο ρυθμίζοντας την τάση εξόδου, χρειάζεται να χρησιμοποιεί αυτή τη Μέγιστη Ισχύ ως σημείο αναφοράς κατά τον υπολογισμό της Ισχύος Ρύθμισης.

Για παράδειγμα, αν η μέγιστη ισχύς οριστεί στα 3,3 kW, το SCR θα υποθέσει ότι η ισχύς εξόδου είναι 3,5 kW σε τάση λειτουργίας 220V. Αργότερα, αν η Ισχύς Ρύθμισης πρέπει να ρυθμιστεί στα 0,875 kW, το SCR_485 θα μειώσει την τάση στα 110V.

Ορισμός Κατωφλίου και Υστέρησης

Η εισαγωγή υστέρησης έχει σκοπό την αποφυγή συχνής ενεργοποίησης του συστήματος ελέγχου, παρόμοια με την αρχή της σκανδάλης Schmitt. Μόνο όταν η μετρούμενη τιμή (ισχύς δικτύου) είναι μεγαλύτερη από "κατώφλι + υστέρηση" ή μικρότερη από "κατώφλι - υστέρηση", εκτελείται μια ενέργεια (ρύθμιση της ισχύος εξόδου του SCR_485)

Παράδειγμα: Κατώφλι = -20 W, Υστέρηση = 50 W.

Αυτές οι δύο ρυθμίσεις αυξάνουν την ισχύ ρύθμισης του SCR_485 όταν η ισχύς του δικτύου είναι μικρότερη από -70 W (-20-50).

Αυτές οι δύο ρυθμίσεις μειώνουν την ισχύ ρύθμισης του SCR_485 όταν η ισχύς του δικτύου είναι μεγαλύτερη από 30 W (-20+50).

Σημειώστε ότι στην αμφίδρομη μέτρηση του μετρητή ενέργειας IAMMETER, οι αρνητικές τιμές ισχύος υποδεικνύουν ότι το ΦΒ σύστημα τροφοδοτεί ισχύ στο δίκτυο, ενώ οι θετικές τιμές ισχύος υποδεικνύουν ότι το σύστημα καταναλώνει ισχύ από το δίκτυο.

Ορισμός των παραμέτρων στο SCR-485,κατώφλι,υστέρηση