Contrôler automatiquement un chauffe-eau à l'aide d'un module SCR Wi-Fi

Cet article explique comment contrôler automatiquement un chauffe-eau à l'aide d'un module SCR Wi-Fi (SCR_485) et d'un compteur d'énergie IAMMETER pour améliorer le taux d'autoconsommation d'un système photovoltaïque (PV).

En ajustant la puissance de sortie du module SCR en temps réel en fonction de l'injection réseau, il vise à consommer autant d'énergie injectée que possible et à améliorer le taux d'autoconsommation du système PV.

Précédemment, nous avions un tutoriel qui vous apprenait à utiliser un module SCR Wi-Fi avec le firmware ESP Home pour ajuster linéairement la puissance de sortie des charges résistives. Pour plus de détails, veuillez vous référer au lien suivant : ESP32 + module SCR : Ajuster linéairement la puissance de sortie des charges résistives, comme les chauffe-eaux.

Affichage des résultats

Comme le montre la figure, après avoir activé le mode automatique, la « puissance définie » du contrôleur SCR est continuellement ajustée en temps réel en fonction de l'injection réseau, maintenant l'injection autour de 0 W.

Control the power of the heater according to the grid power

Grid Power REV : Puissance injectée

SCR_485 Power : « Puissance définie » du SCR_485

À propos du SCR_485

Un contrôleur de puissance linéaire avec une puissance de sortie maximale de 4 kW (système 220 V). Il peut ajuster linéairement la puissance de sortie dans la plage de 0 à 4 kW, recommandé pour contrôler les charges résistives (comme les chauffe-eaux), et offre une fonctionnalité Wi-Fi.

SCR_485,linear power contrllor,voltage regulator for the resistive load

Pour plus d'informations, voir ce lien.

Firmware

Le SCR_485 utilise le firmware ESP Home, qui a été pré-flashé avant l'expédition.

YAML

Fichier YAML : SCR-485.yaml.

Les clients doivent configurer l'adresse IP et les informations de phase correspondantes en fonction de l'utilisation réelle de leur compteur d'énergie.

Câblage du système

Le câblage du système est illustré dans la figure ci-dessous, avec les principaux composants suivants :

Un compteur d'énergie triphasé IAMMETER est utilisé pour mesurer la puissance réseau. Étant donné que le compteur d'énergie IAMMETER est un compteur bidirectionnel, il peut mesurer la puissance bidirectionnelle (puissance prélevée sur le réseau et puissance réinjectée sur le réseau) et fournir une API pour lire les résultats de mesure en temps réel.
SCR_485 : Un module SCR Wi-Fi qui lit les mesures du compteur IAMMETER via l'API et ajuste la puissance de sortie en temps réel pour piloter le chauffe-eau.

Ajuster automatiquement la puissance de sortie du module SCR_485 en fonction de la puissance réseau

Après avoir terminé le câblage du système, les clients doivent effectuer les tâches suivantes :

Configurer les identifiants Wi-Fi du « SCR_485 ».
Configurer le compteur d'énergie IAMMETER dans le fichier YAML ESP Home.
Définir les paramètres.

Configurer les identifiants Wi-Fi du « SCR_485 »

configure the wifi credentials in esp home

Configurer le compteur d'énergie IAMMETER dans ESP Home

Ouvrez la page web dans ESP Home. Sur l'instantané, vous remarquerez six appareils listés, car nous avons actuellement six unités SCR_485 en cours de test dans notre laboratoire.

SCR_485 in ESP Home

Mettez à jour le fichier de configuration YAML avec ce scr-485.yaml.

Modifiez la configuration YAML en fonction du type de compteur d'énergie utilisé.

WEM3080

Le WEM3080 est le compteur d'énergie monophasé d'IAMMETER. Si vous utilisez le WEM3080, cela signifie que la puissance mesurée est la puissance réseau, et vous devez uniquement définir l'adresse IP du compteur comme suit :

Modifiez l'IP (10.10.30.33) dans le fichier YAML par l'IP du compteur d'énergie.

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 :

Le WEM3080T/WEM3046T/WEM3050T sont tous des compteurs d'énergie triphasés d'IAMMETER. Si vous utilisez un compteur triphasé, en plus de configurer l'adresse IP, vous devez également choisir quelle phase spécifique est utilisée pour mesurer la puissance réseau.

Définir l'adresse IP du compteur

Modifiez l'IP 10.10.30.33 dans le fichier YAML par l'IP du compteur d'énergie.

Sélectionner la phase spécifique du compteur pour mesurer la puissance réseau

Si l'alimentation réseau est monophasée, n'importe quelle phase du compteur triphasé peut être utilisée pour mesurer la puissance réseau (comme indiqué dans la section de câblage du système, la phase B est utilisée pour mesurer la puissance réseau).

Si l'alimentation réseau est triphasée, la puissance totale du compteur triphasé doit être utilisée pour représenter la puissance réseau.

Les commentaires dans le code ci-dessous l'indiquent :

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]
...

Définir les paramètres

Connectez-vous à la page web. Les explications des paramètres sont les suivantes :

Auto Mode : Mode manuel/Mode automatique.

Threshold : La valeur seuil de la boucle de contrôle.

Hysteresis : Le paramètre d'hystérésis du trigger de Schmitt. Étant donné qu'un contrôle haut et bas est utilisé, le paramètre « Hystérésis » est ajouté pour éviter les oscillations. Une opération est déclenchée lorsque la puissance réseau > seuil + hystérésis ou lorsque la puissance réseau < seuil - hystérésis.

Set power : La puissance de sortie définie par le SCR_485.

Set the parameters in SCR-485,threshold,hysteresis

Définir la puissance maximale

Ce paramètre correspond à la puissance maximale de la charge contrôlée par le SCR_485. Étant donné que le SCR_485 contrôle la charge en ajustant la tension de sortie, il doit utiliser cette puissance maximale comme référence lors du calcul de la puissance définie.

Par exemple, si la puissance maximale est réglée à 3,3 kW, le SCR supposera que la puissance de sortie est de 3,5 kW à une tension de fonctionnement de 220 V. Ensuite, si la puissance définie doit être ajustée à 0,875 kW, le SCR_485 réduira la tension à 110 V.

Définir le seuil et l'hystérésis

L'introduction de l'hystérésis vise à éviter un fonctionnement fréquent du système de contrôle, similaire au principe d'un trigger de Schmitt. Ce n'est que lorsque la valeur mesurée (puissance réseau) est supérieure à « seuil + hystérésis » ou inférieure à « seuil - hystérésis » qu'une action est entreprise (ajustement de la puissance de sortie du SCR_485).

Ex : Threshold = -20 W, Hysteresis = 50 W.

Ces deux paramètres permettent d'augmenter la puissance définie du SCR_485 lorsque la puissance réseau est inférieure à -70 W (-20-50).

Ces deux paramètres permettent de diminuer la puissance définie du SCR_485 lorsque la puissance réseau est supérieure à 30 W (-20+50).

Veuillez noter que dans la mesure bidirectionnelle du compteur d'énergie IAMMETER, les valeurs de puissance négatives indiquent que le système PV injecte de l'énergie sur le réseau, tandis que les valeurs de puissance positives indiquent que le système consomme de l'énergie du réseau.

Set the parameters in SCR-485,threshold,hysteresis