«Умный» термостат «Помощник» с линейной регулировкой мощности, «Wi-Fi Контроллер напряжения»

Проект с открытым исходным кодом: создание «умного» термостата «Помощник» с линейной регулировкой мощности, «Wi-Fi Контроллер напряжения»

Аннотация: Создание устройства, способного линейно регулировать выходную мощность, изменяя мощность в реальном времени на основе текущей мощности сети от фотоэлектрической системы, с целью минимизации количества энергии, экспортируемой фотоэлектрической системой в сеть.

Введение

IAMMETER стремится помогать клиентам оптимизировать эффективность их фотоэлектрических систем. С увеличением разрыва между ценами на электроэнергию, подаваемую в сеть, и стоимостью электроэнергии, возникает желание минимизировать потребление электроэнергии из сети и максимизировать уровень собственного потребления фотоэлектрических систем.

Существует два основных подхода к повышению уровня собственного потребления:

Внедрение системы аккумуляторного хранения. (IAMMETER предлагает функцию, которая помогает клиентам оценить, насколько рентабельно внедрение системы аккумуляторного хранения Отчет: Прогнозирование выгоды от аккумуляторного хранения на основе фактического использования)
Рациональное управление нагрузкой, в идеале — регулировка в реальном времени на основе мощности сети.

Эта статья в основном рассматривает второй подход: создание устройства, способного линейно регулировать выходную мощность, со следующими характеристиками:

Обеспечивает функциональность Wi-Fi (с использованием ESP32) для управления выходной мощностью через Wi-Fi.
Линейно регулирует максимальную выходную мощность через режим регулировки напряжения (поскольку регулируется напряжение, рекомендуется для чисто резистивных нагрузок, таких как нагревательный элемент бойлера).
Поддерживает максимальную однофазную резистивную нагрузку 3,5 кВт, которая может использоваться последовательно с термостатом.
Поддерживает ручной режим, позволяющий вручную устанавливать максимальную выходную мощность. Поддерживает автоматический режим, который регулирует настройку максимальной выходной мощности в реальном времени на основе данных других счетчиков или мощности сети системы.

Схема системы

Схема, отображающая компоновку и соединения системы управления мощностью

Модуль регулировки напряжения (поддерживает до 3,5 кВт резистивной нагрузки)

Мы использовали стандартный модуль регулировки напряжения, который может поддерживать резистивную нагрузку до 3,5 кВт в однофазной системе 220 В.

Этот модуль также обеспечивает стандартный вход аналогового сигнала (4-20 мА, 1-5 В) и интерфейс цифрового управления RS485.

Мы интегрировали Wi-Fi модуль (ESP32) внутри модуля регулятора напряжения.

Изображения внутреннего и внешнего вида регулятора напряжения с Wi-Fi модулем

После добавления Wi-Fi модуля весь модуль регулировки напряжения выглядит следующим образом (Wi-Fi модуль уже установлен внутри пластикового корпуса).

Эксперимент

Чтобы сделать решение более открытым, мы первоначально протестировали его с использованием прошивки ESP Home.

После простой настройки вы можете напрямую управлять максимальной выходной мощностью в Home Assistant с шагом регулировки мощности 10 Вт.

Позже мы опубликуем соответствующие файлы конфигурации ESP Home на Github.

линейное управление выходной мощностью

Интеграция с продуктами IAMMETER

Одна из основных целей создания этого «Wi-Fi Контроллера напряжения» — обеспечить нагрузку, которая может линейно регулировать выходную мощность для системы IAMMETER.

В дальнейшем этот «Wi-Fi Контроллер напряжения» может быть интегрирован со всеми интеллектуальными счетчиками IAMMETER (WEM3080, WEM3080T, WEM3046T, WEM3050T) через единый интерфейс API IAMMETER, считывая данные о мощности сети в реальном времени (1 с/с) через интерфейс modbus/tcp и регулируя максимальную выходную мощность, подаваемую на нагреватель, в реальном времени для максимального использования экспортируемой мощности фотоэлектрической системы.

Конечно, этот «Wi-Fi Контроллер напряжения» не ограничивается использованием только с продуктами IAMMETER; теоретически его можно использовать с любым оборудованием, которое можно интегрировать в Home Assistant.

Запрос тестовых образцов

Если у вас дома есть управляемое устройство, например бойлер с резистивным нагревателем, и вас интересует это устройство, вы можете связаться с нами и подать заявку на тестирование образца.

Мы взимаем плату в размере 100 долларов США, которая включает стоимость доставки и производства.