Controlar um aquecedor de caldeira usando um módulo SCR Wi-Fi automaticamente
Este artigo apresenta como controlar automaticamente um aquecedor de caldeira usando um módulo SCR Wi-Fi (SCR_485) e um medidor de energia IAMMETER para melhorar a taxa de autoconsumo de um sistema fotovoltaico (FV).
Ao ajustar a potência de saída do módulo SCR em tempo real de acordo com a injeção de energia na rede elétrica, o objetivo é consumir o máximo possível da energia injetada e aumentar a taxa de autoconsumo do sistema FV.
Anteriormente, tínhamos um tutorial que ensinava como usar um módulo SCR Wi-Fi com firmware ESP Home para ajustar linearmente a potência de saída de cargas resistivas. Para mais detalhes, consulte o seguinte link: ESP32 + SCR module: Linearly adjust the power output of resistive loads, such as heaters.
Demonstração do Efeito
Como mostrado na figura, após ativar o modo automático, a "Potência Definida" do controlador SCR é continuamente ajustada em tempo real de acordo com a potência injetada, mantendo a potência de injeção próxima de 0W.
Grid Power REV: Potência de injeção
SCR_485 Power: "Potência Definida" do SCR_485
Sobre o SCR_485
Um controlador de potência linear com potência máxima de saída de 4 kW (sistema 220V). Ele pode ajustar linearmente a potência de saída na faixa de 0 a 4 kW, recomendado para controlar cargas resistivas (como aquecedores de caldeira) e possui funcionalidade Wi-Fi.
Para mais informações, veja este link.
Firmware
O SCR_485 utiliza o firmware ESP Home, que já vem pré-gravado de fábrica.
YAML
Arquivo YAML: SCR-485.yaml.
Os clientes precisam configurar o endereço IP e as informações de fase relevantes de acordo com o uso real do medidor de energia.
Conexão do Sistema
A conexão do sistema é mostrada na figura abaixo, com os principais componentes da seguinte forma:
- Um medidor de energia trifásico IAMMETER é usado para medir a energia da rede. Como o medidor de energia da IAMMETER é um medidor bidirecional, ele pode medir potência bidirecional (energia consumida da rede e energia devolvida à rede) e fornecer uma API para ler os resultados da medição em tempo real.
- SCR_485: Um módulo SCR Wi-Fi que lê as leituras de potência do medidor IAMMETER através da API e ajusta a potência de saída em tempo real para acionar o aquecedor da caldeira.
Ajustar Automaticamente a Potência de Saída do Módulo SCR_485 com Base na Energia da Rede
Após concluir a conexão do sistema, os clientes precisam realizar as seguintes etapas:
- Configurar as credenciais Wi-Fi do "SCR_485".
- Configurar o medidor de energia IAMMETER no arquivo YAML do ESP Home.
- Definir os parâmetros.
Configurar as Credenciais Wi-Fi do "SCR_485"
Configurar as Credenciais Wi-Fi do "SCR_485"
Configurar o Medidor de Energia IAMMETER no ESP Home
Abra a página web no ESP Home. Na captura de tela, você notará seis dispositivos listados, pois atualmente temos seis unidades SCR_485 em teste em nosso laboratório.
Atualize o arquivo de configuração YAML através deste scr-485.yaml.
Modifique a configuração YAML de acordo com o tipo de medidor de energia utilizado.
WEM3080
O WEM3080 é o medidor de energia monofásico da IAMMETER. Portanto, se você usar o WEM3080, isso significa que a potência medida é a Potência da Rede, e você só precisa definir o endereço IP do medidor da seguinte forma:
Altere o IP (10.10.30.33) no arquivo YAML para o IP do medidor de 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:
O WEM3080T/WEM3046T/WEM3050T são todos medidores de energia trifásicos da IAMMETER. Se usar um medidor de energia trifásico, além de configurar o endereço IP, você também precisa escolher qual fase específica é usada para medir a Potência da Rede.
Definir o endereço IP do medidor
Altere o IP 10.10.30.33 no arquivo YAML para o IP do medidor de energia.
Selecionar a fase específica do medidor para medir a potência da rede
Se a alimentação da rede for monofásica, qualquer fase do medidor trifásico pode ser usada para medir a potência da rede (conforme mostrado na seção de conexão do sistema, a Fase B é usada para medir a potência da rede).
Se a alimentação da rede for trifásica, a potência total do medidor trifásico deve ser usada para representar a potência da rede.
Os comentários no código abaixo indicam isso:
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]
...
Definir Parâmetros
Acesse a página web. As explicações dos parâmetros são as seguintes:
Auto Mode: Modo manual/Modo automático.
Threshold: O valor limite do loop de controle.
Hysteresis: O parâmetro de histerese do trigger Schmitt. Como é utilizado controle alto e baixo, o parâmetro "Hysteresis" é adicionado para evitar oscilações. Uma operação é acionada quando a Potência da Rede > threshold + Hysteresis ou Potência da Rede < threshold - Hysteresis.
Set power: A potência de saída definida pelo SCR_485.
Definir Potência Máxima
Este parâmetro é a potência máxima da carga controlada pelo SCR_485. Como o SCR_485 controla a carga ajustando a tensão de saída, ele precisa usar esta Potência Máxima como referência ao calcular a Potência Definida.
Por exemplo, se a potência máxima for definida como 3,3 kW, o SCR assumirá que a potência de saída é de 3,5 kW com tensão de trabalho de 220V. Posteriormente, se a Potência Definida precisar ser ajustada para 0,875 kW, o SCR_485 reduzirá a tensão para 110V.
Definir Threshold e Hysteresis
A introdução da histerese serve para evitar a operação frequente do sistema de controle, semelhante ao princípio de um trigger Schmitt. Somente quando o valor medido (potência da rede) for maior que "threshold + hysteresis" ou menor que "threshold - hysteresis", uma ação será tomada (ajustando a potência de saída do SCR_485).
Ex: Threshold = -20 W, Hysteresis = 50 W.
Estas duas configurações aumentam a potência definida do SCR_485 quando a potência da rede é inferior a -70 W (-20-50).
Estas duas configurações diminuem a potência definida do SCR_485 quando a potência da rede é superior a 30 W (-20+50).
Observe que na medição bidirecional do medidor de energia IAMMETER, valores de potência negativos indicam que o sistema FV está injetando energia na rede, enquanto valores de potência positivos indicam que o sistema está consumindo energia da rede.
Referência
Um termostato inteligente "Auxiliar" com ajuste linear de potência, "Controlador de Tensão Wi-Fi"
ESP32 + SCR module: Linearly adjust the power output of resistive loads, such as heaters
Atividades - Solicite o Controlador de Potência Linear (SCR-485)
Parte 1: Visão do seu sistema fotovoltaico
Parte 2: Otimizando seu sistema fotovoltaico
Primeiro relatório de teste baseado em feedback do cliente sobre o SCR-485
