Kattilalämmittimen automaattinen ohjaus Wi-Fi-SCR-moduulilla

Tässä artikkelissa esitellään, kuinka kattilälämmitintä voidaan ohjata automaattisesti Wi-Fi-SCR-moduulin (SCR_485) ja IAMMETER-energiamittarin avulla aurinkosähköjärjestelmän (PV) omakulutusasteen parantamiseksi.

Säätämällä SCR-moduulin lähtötehoa reaaliajassa verkkoon syötetyn tehon mukaan pyritään kuluttamaan mahdollisimman paljon syöttötehoa ja parantamaan PV-järjestelmän omakulutusastetta.

Aiemmin julkaisimme opetusohjelman, joka opetti käyttämään Wi-Fi-SCR-moduulia ESP Home -laiteohjelmistolla vastuskuormien lähtötehon lineaariseen säätöön. Lisätietoja saat seuraavasta linkistä: ESP32 + SCR module: Linearly adjust the power output of resistive loads, such as heaters.

Vaikutuksen esittely

Kuten kuvassa näkyy, automaattitilan käyttöönoton jälkeen SCR-ohjaimen "Set Power" -asetusta säädetään jatkuvasti reaaliajassa syöttötehon mukaan, jolloin syöttöteho pysyy noin 0 W:ssa.

Hallitse lämmittimen tehoa verkkoon syötetyn tehon mukaan

Grid Power REV: Syöttöteho

SCR_485 Power: SCR_485:n "Set Power"

Tietoja SCR_485:stä

Lineaarinen tehonsäädin, jonka maksimilähtöteho on 4 kW (220 V:n järjestelmä). Se voi säätää lähtötehoa lineaarisesti alueella 0–4 kW, ja se on suunniteltu resistiivisten kuormien (kuten kattilalämmittimien) ohjaukseen. Siinä on myös Wi-Fi-toiminto.

SCR_485, lineaarinen tehonsäädin, jännitteensäädin resistiiviselle kuormalle

Lisätietoja saat tästä linkistä.

Laiteohjelmisto

SCR_485 käyttää ESP Home -laiteohjelmistoa, joka on esiasennettu ennen toimitusta.

YAML

YAML-tiedosto: SCR-485.yaml.

Asiakkaiden on määritettävä IP-osoite ja siihen liittyvät vaihetiedot todellisen energiamittarin käytön mukaan.

Järjestelmän kytkentä

Järjestelmän kytkentä on esitetty alla olevassa kuvassa. Pääkomponentit ovat seuraavat:

IAMMETERin kolmivaiheista energiamittaria käytetään verkkotehon mittaamiseen. Koska IAMMETERin energiamittari on kaksisuuntainen mittari, se voi mitata kaksisuuntaista tehoa (verkosta otettua ja verkkoon syötettyä tehoa) ja tarjota API -rajapinnan mittaustulosten reaaliaikaista lukemista varten.
SCR_485: Wi-Fi-SCR-moduuli, joka lukee teholukemat IAMMETER-mittarista API:n kautta ja säätää lähtötehoa reaaliajassa kattilalämmittimen ohjaamiseksi.

SCR_485-moduulin lähtötehon automaattinen säätö verkkotehon perusteella

Kun järjestelmän kytkentä on valmis, asiakkaiden on suoritettava seuraavat tehtävät:

Määritä “SCR_485” Wi-Fi -tunnukset.
Määritä IAMMETER-energiamittari ESP Home -YAML-tiedostoon.
Aseta parametrit.

“SCR_485” Wi-Fi -tunnusten määrittäminen

Määritä “SCR_485” Wi-Fi -tunnukset

määritä wifi-tunnukset ESP Homessa

IAMMETER-energiamittarin määrittäminen ESP Homessa

Avaa verkkosivu ESP Homessa. Kuvakaappauksessa näkyy kuusi laitetta, sillä laboratoriossamme on parhaillaan testattavana kuusi SCR_485-yksikköä.

SCR_485 ESP Homessa

Päivitä YAML-määritystiedosto käyttämällä tätä scr-485.yaml-tiedostoa.

Muokkaa YAML-määritystä käytetyn energiamittarin tyypin mukaan.

WEM3080

WEM3080 on IAMMETERin yksivaiheinen energiamittari, joten jos käytät WEM3080-mittaria, mitattu teho on verkkoteho ja sinun tarvitsee vain asettaa mittarin IP-osoite seuraavasti:

Vaihda YAML-tiedoston IP-osoite (10.10.30.33) energiamittarin IP-osoitteeksi.

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 ovat kaikki IAMMETERin kolmivaiheisia energiamittareita. Jos käytät kolmivaiheista energiamittaria, sinun on IP-osoitteen määrittämisen lisäksi valittava, mitä vaihetta käytetään verkkotehon mittaamiseen.

Aseta mittarin IP-osoite

Vaihda YAML-tiedoston IP-osoite 10.10.30.33 energiamittarin IP-osoitteeksi.

Valitse mittarin vaihe verkkotehon mittaamista varten

Jos verkkosyöttö on yksivaiheinen, mitä tahansa kolmivaihemittarin vaihetta voidaan käyttää verkkotehon mittaamiseen (kuten järjestelmän kytkentää käsittelevässä osiossa on esitetty, vaihetta B käytetään verkkotehon mittaamiseen).

Jos verkkosyöttö on kolmivaiheinen, verkkotehoa edustaa kolmivaihemittarin kokonaisteho.

Alla olevan koodin kommentit osoittavat tämän:

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]
...

Parametrien asettaminen

Kirjaudu verkkosivulle. Parametrien selitykset ovat seuraavat:

Auto Mode: Manuaalitila/Automaattitila.

Threshold: Ohjaussilmukan kynnysarvo.

Hysteresis: Schmitt-triggerin hystereesiparametri. Koska ohjauksessa käytetään ylä- ja alarajoja, “Hysteresis”-parametri on lisätty värähtelyn estämiseksi. Toiminto käynnistyy, kun verkkoteho > kynnys + hystereesi tai verkkoteho < kynnys - hystereesi.

Set power: SCR_485:n asettama lähtöteho.

Aseta parametrit SCR-485:ssä, kynnys, hystereesi

Maksimitehon asettaminen

Tämä parametri on SCR_485:n ohjaaman kuorman maksimiteho. Koska SCR_485 ohjaa kuormaa säätämällä lähtöjännitettä, sen on käytettävä tätä Max Power -arvoa viitearvona laskiessaan Set Power -arvoa.

Esimerkiksi jos maksimitehoksi on asetettu 3,3 kW, SCR olettaa lähtötehon olevan 3,5 kW 220 V:n käyttöjännitteellä. Jos Set Power -arvoa on myöhemmin säädettävä arvoon 0,875 kW, SCR_485 laskee jännitteen 110 V:iin.

Kynnyksen ja hystereesin asettaminen

Hystereesin käyttöönoton tarkoituksena on estää ohjausjärjestelmän tiheä toiminta, samaan tapaan kuin Schmitt-triggerin periaatteessa. Toimenpide (SCR_485:n lähtötehon säätäminen) suoritetaan vain, kun mitattu arvo (verkkoteho) on suurempi kuin "kynnys + hystereesi" tai pienempi kuin "kynnys - hystereesi".

Esim.: Kynnys = -20 W, hystereesi = 50 W.

Näillä kahdella asetuksella SCR_485:n asetustehoa kasvatetaan, kun verkkoteho on pienempi kuin -70 W (-20-50).

Näillä kahdella asetuksella SCR_485:n asetustehoa pienennetään, kun verkkoteho on suurempi kuin 30 W (-20+50).

Huomaa, että IAMMETER-energiamittarin kaksisuuntaisessa mittauksessa negatiiviset tehoarvot tarkoittavat, että PV-järjestelmä syöttää tehoa verkkoon, kun taas positiiviset tehoarvot tarkoittavat, että järjestelmä ottaa tehoa verkosta.

Aseta parametrit SCR-485:ssä, kynnys, hystereesi