Control automàtic d'un escalfador de caldera amb un mòdul SCR Wi-Fi
Aquest article explica com controlar automàticament un escalfador de caldera mitjançant un mòdul SCR Wi-Fi (SCR_485) i un comptador d'energia IAMMETER per millorar la taxa d'autoconsum d'un sistema fotovoltaic (FV).
Ajustant la potència de sortida del mòdul SCR en temps real segons l'energia injectada a la xarxa, l'objectiu és consumir tanta energia injectada com sigui possible i augmentar la taxa d'autoconsum del sistema FV.
Anteriorment, teníem un tutorial que us ensenyava com utilitzar un mòdul SCR Wi-Fi amb firmware ESP Home per ajustar linealment la potència de sortida de càrregues resistives. Per a més detalls, consulteu l'enllaç següent: ESP32 + mòdul SCR: ajustar linealment la potència de sortida de càrregues resistives, com ara escalfadors.
Visualització del resultat
Tal com es mostra a la figura, després d'activar el mode automàtic, el "Set Power" del controlador SCR s'ajusta contínuament en temps real segons l'energia injectada a la xarxa, mantenint l'energia injectada al voltant de 0 W.
Grid Power REV: energia injectada a la xarxa
SCR_485 Power: "Set Power" de l'SCR_485
Sobre l'SCR_485
Un controlador de potència lineal amb una potència de sortida màxima de 4 kW (sistema de 220 V). Pot ajustar linealment la potència de sortida dins del rang de 0-4 kW, recomanat per controlar càrregues resistives (com ara escalfadors de caldera), i ofereix funcionalitat Wi-Fi.
Per a més informació, consulteu aquest enllaç.
Firmware
L'SCR_485 utilitza el firmware ESP Home, que ja ve pregravat abans de l'enviament.
YAML
Fitxer YAML: SCR-485.yaml.
Els clients han de configurar l'adreça IP i la informació de fase corresponent segons l'ús real del seu comptador d'energia.
Cablejat del sistema
El cablejat del sistema es mostra a la figura següent, amb els components principals següents:
- S'utilitza un comptador d'energia trifàsic IAMMETER per mesurar la potència de la xarxa. Com que el comptador d'energia d'IAMMETER és un comptador bidireccional, pot mesurar potència bidireccional (potència consumida de la xarxa i potència injectada a la xarxa) i proporciona una API per llegir els resultats de la mesura en temps real.
- SCR_485: un mòdul SCR Wi-Fi que llegeix les mesures de potència del comptador IAMMETER mitjançant l'API i ajusta la potència de sortida en temps real per fer funcionar l'escalfador de la caldera.
Ajustar automàticament la potència de sortida del mòdul SCR_485 segons la potència de la xarxa
Després de completar el cablejat del sistema, els clients han de dur a terme les tasques següents:
- Configurar les credencials Wi-Fi de l'"SCR_485".
- Configurar el comptador d'energia IAMMETER al fitxer YAML d'ESP Home.
- Establir els paràmetres.
Configurar les credencials Wi-Fi de l'"SCR_485"
Configurar les credencials Wi-Fi de l'"SCR_485"
Configurar el comptador d'energia IAMMETER a ESP Home
Obriu la pàgina web a ESP Home. A la captura de pantalla, veureu sis dispositius llistats, ja que actualment tenim sis unitats SCR_485 en proves al nostre laboratori.
Actualitzeu el fitxer de configuració YAML amb aquest scr-485.yaml.
Modifiqueu la configuració YAML segons el tipus de comptador d'energia utilitzat.
WEM3080
El WEM3080 és el comptador d'energia monofàsic d'IAMMETER, així que si utilitzeu el WEM3080, vol dir que la potència mesurada és la potència de la xarxa, i només cal establir l'adreça IP del comptador de la manera següent:
Canvieu la IP (10.10.30.33) del fitxer YAML per la IP del comptador d'energia.
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:
El WEM3080T/WEM3046T/WEM3050T són tots comptadors d'energia trifàsics d'IAMMETER. Si utilitzeu un comptador d'energia trifàsic, a més de configurar l'adreça IP, també heu de triar quina fase concreta s'utilitza per mesurar la potència de la xarxa.
Establir l'adreça IP del comptador
Canvieu la IP 10.10.30.33 del fitxer YAML per la IP del comptador d'energia.
Seleccionar la fase concreta del comptador per mesurar la potència de la xarxa
Si el subministrament de la xarxa és monofàsic, es pot utilitzar qualsevol fase del comptador trifàsic per mesurar la potència de la xarxa (tal com es mostra a la secció de cablejat del sistema, s'utilitza la fase B per mesurar la potència de la xarxa).
Si el subministrament de la xarxa és trifàsic, s'ha d'utilitzar la potència total del comptador trifàsic per representar la potència de la xarxa.
Els comentaris del codi següent ho indiquen:
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]
...
Establir els paràmetres
Inicieu sessió a la pàgina web; les explicacions dels paràmetres són les següents:
Auto Mode: mode manual/mode automàtic.
Threshold: el valor llindar del bucle de control.
Hysteresis: el paràmetre d'histèresi del trigger de Schmitt. Com que s'utilitza un control alt i baix, s'afegeix el paràmetre "Hysteresis" per evitar oscil·lacions. Es dispara una acció quan Grid Power > threshold + Hysteresis o Grid Power < threshold - Hysteresis.
Set power: la potència de sortida establerta per l'SCR_485.
Establir la potència màxima
Aquest paràmetre és la potència màxima de la càrrega controlada per l'SCR_485. Com que l'SCR_485 controla la càrrega ajustant la tensió de sortida, ha d'utilitzar aquesta Max Power com a referència quan calcula la Set Power.
Per exemple, si la potència màxima s'estableix en 3,3 kW, l'SCR assumirà que la potència de sortida és de 3,5 kW a una tensió de treball de 220 V. Després, si cal ajustar la Set Power a 0,875 kW, l'SCR_485 reduirà la tensió a 110 V.
Establir el llindar i la histèresi
La introducció de la histèresi serveix per evitar l'accionament freqüent del sistema de control, de manera similar al principi d'un trigger de Schmitt. Només quan el valor mesurat (potència de la xarxa) sigui superior a "threshold + hysteresis" o inferior a "threshold - hysteresis", es durà a terme una acció (ajustar la potència de sortida de l'SCR_485)
Ex: Threshold = -20 W, Hysteresis = 50 W.
Aquests dos ajustos serveixen per augmentar la potència establerta de l'SCR_485 quan la potència de la xarxa és inferior a -70 W (-20-50).
Aquests dos ajustos serveixen per reduir la potència establerta de l'SCR_485 quan la potència de la xarxa és superior a 30 W (-20+50).
Tingueu en compte que, en la mesura bidireccional del comptador d'energia d'IAMMETER, els valors de potència negatius indiquen que el sistema FV està injectant energia a la xarxa, mentre que els valors de potència positius indiquen que el sistema està consumint energia de la xarxa.
Referències
Un "ajudant" de termòstat intel·ligent amb ajust lineal de potència, "controlador de tensió Wi-Fi"
Activitats - Sol·licitar el controlador de potència lineal (SCR-485)
Part 1: Coneixement del vostre sistema fotovoltaic
Part 2: Optimitzar el vostre sistema fotovoltaic
El primer informe de proves basat en els comentaris dels clients sobre l'SCR-485
