Управление водонагревателем с помощью Wi-Fi SCR-модуля автоматически

Эта статья рассказывает о том, как автоматически управлять водонагревателем с помощью Wi-Fi SCR-модуля (SCR_485) и измерителя мощности IAMMETER для повышения коэффициента собственного потребления фотоэлектрической (PV) системы.

Регулируя выходную мощность SCR-модуля в реальном времени в зависимости от мощности, подаваемой в сеть, ставится цель потреблять как можно больше этой мощности и повысить коэффициент собственного потребления PV-системы.

Ранее у нас было руководство, которое показывало, как использовать Wi-Fi SCR-модуль с прошивкой ESP Home для линейной регулировки выходной мощности резистивных нагрузок. Подробнее см. по следующей ссылке: ESP32 + SCR-модуль: Линейная регулировка выходной мощности резистивных нагрузок, таких как нагреватели.

Демонстрация эффекта

Как показано на рисунке, после включения автоматического режима «Set Power» контроллера SCR непрерывно регулируется в реальном времени в зависимости от мощности подачи в сеть, поддерживая мощность подачи около 0 Вт.

Управление мощностью нагревателя в зависимости от мощности сети

Grid Power REV: Мощность подачи в сеть

SCR_485 Power: «Set Power» SCR_485

О SCR_485

Линейный контроллер мощности с максимальной выходной мощностью 4 кВт (система 220 В). Он может линейно регулировать выходную мощность в диапазоне 0–4 кВт, рекомендуется для управления резистивными нагрузками (например, водонагревателями) и оснащён функцией Wi-Fi.

SCR_485, линейный контроллер мощности, регулятор напряжения для резистивной нагрузки

Для получения дополнительной информации см. эту ссылку.

Прошивка

SCR_485 использует прошивку ESP Home, которая предварительно прошита перед отправкой.

YAML

YAML-файл: SCR-485.yaml.

Клиентам необходимо настроить IP-адрес и соответствующую информацию о фазе в соответствии с их фактическим использованием измерителя мощности.

Подключение системы

Подключение системы показано на рисунке ниже, основные компоненты:

Трёхфазный измеритель мощности IAMMETER используется для измерения мощности сети. Поскольку измеритель мощности IAMMETER является двунаправленным, он может измерять мощность в обоих направлениях (мощность, потребляемую из сети, и мощность, возвращаемую в сеть) и предоставляет API для чтения результатов измерений в реальном времени.
SCR_485: Wi-Fi SCR-модуль, который считывает показания измерителя IAMMETER через API и в реальном времени регулирует выходную мощность для управления водонагревателем.

Автоматическая регулировка выходной мощности модуля SCR_485 на основе мощности сети

После завершения подключения системы клиентам необходимо выполнить следующие задачи:

Настроить учётные данные Wi-Fi для «SCR_485».
Настроить измеритель мощности IAMMETER в YAML-файле ESP Home.
Установить параметры.

Настройка учётных данных Wi-Fi для «SCR_485»

Настройка учётных данных Wi-Fi в ESP Home

Настройка измерителя мощности IAMMETER в ESP Home

Откройте веб-страницу в ESP Home. На снимке экрана вы заметите шесть перечисленных устройств, так как в настоящее время в нашей лаборатории тестируются шесть модулей SCR_485.

SCR_485 в ESP Home

Обновите файл конфигурации YAML с помощью этого scr-485.yaml.

Измените конфигурацию YAML в соответствии с типом используемого измерителя энергии.

WEM3080

WEM3080 — это однофазный измеритель мощности IAMMETER. Если вы используете WEM3080, это означает, что измеряемая мощность является мощностью сети, и вам нужно только установить IP-адрес измерителя следующим образом:

Измените IP-адрес (10.10.30.33) в YAML-файле на IP-адрес измерителя энергии.

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 — это все трёхфазные измерители мощности IAMMETER. При использовании трёхфазного измерителя, помимо настройки IP-адреса, также необходимо выбрать, какая конкретная фаза используется для измерения мощности сети.

Установка IP-адреса измерителя

Измените IP-адрес 10.10.30.33 в YAML-файле на IP-адрес измерителя энергии.

Выбор конкретной фазы измерителя для измерения мощности сети

Если источник питания сети однофазный, любая фаза трёхфазного измерителя может использоваться для измерения мощности сети (как показано в разделе «Подключение системы», фаза B используется для измерения мощности сети).

Если источник питания сети трёхфазный, должна использоваться общая мощность трёхфазного измерителя для представления мощности сети.

Комментарии в приведённом ниже коде указывают на это:

yamlCopy codeinterval:
  - interval: 5s
    then:
...

int16_t power_value = root["Datas"][1][2];
# значение мощности в фазе A:  ["Datas"][0][2],
# значение мощности в фазе B: это ["Datas"][1][2]
# значение мощности в фазе C: это ["Datas"][2][2]
...

Установка параметров

Войдите на веб-страницу, пояснения параметров следующие:

Auto Mode: Ручной режим/Автоматический режим.

Threshold: Пороговое значение контура управления.

Hysteresis: Параметр гистерезиса триггера Шмитта. Поскольку используется управление «выше/ниже», параметр «Hysteresis» добавлен для предотвращения колебаний. Операция запускается, когда Grid Power > threshold + Hysteresis или Grid Power < threshold - Hysteresis.

Set power: Выходная мощность, установленная SCR_485.

Установка параметров в SCR-485, порог, гистерезис

Установка максимальной мощности

Этот параметр представляет собой максимальную мощность нагрузки, управляемой SCR_485. Поскольку SCR_485 управляет нагрузкой путём регулировки выходного напряжения, ему необходимо использовать эту максимальную мощность в качестве опорной при расчёте Set Power.

Например, если максимальная мощность установлена на 3,3 кВт, SCR будет предполагать, что выходная мощность составляет 3,5 кВт при рабочем напряжении 220 В. Позже, если Set Power необходимо отрегулировать до 0,875 кВт, SCR_485 снизит напряжение до 110 В.

Установка порога и гистерезиса

Введение гистерезиса необходимо для предотвращения частого срабатывания системы управления, аналогично принципу триггера Шмитта. Только когда измеренное значение (мощность сети) превышает «threshold + hysteresis» или становится меньше «threshold - hysteresis», будет выполнено действие (регулировка выходной мощности SCR_485).

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

Эти две настройки предназначены для увеличения заданной мощности SCR_485, когда мощность сети становится меньше -70 Вт (-20-50).

Эти две настройки предназначены для уменьшения заданной мощности SCR_485, когда мощность сети превышает 30 Вт (-20+50).

Обратите внимание, что при двунаправленном измерении измерителя мощности IAMMETER отрицательные значения мощности указывают на то, что PV-система отдаёт мощность в сеть, а положительные значения мощности указывают на то, что система потребляет мощность из сети.

Установка параметров в SCR-485, порог, гистерезис