リニア電力調整機能付きスマートサーモスタット「ヘルパー」、「Wi-Fi電圧コントローラー」

序章システム図電圧調整モジュール（最大 3.5kW の抵抗負荷をサポート）実験 IAMMETER製品との統合テストサンプルのリクエストリファレンス

オープンソースプロジェクト: 線形電力調整機能を備えたスマートサーモスタット「ヘルパー」の作成、「Wi-Fi 電圧コントローラー」

概要: 太陽光発電システムからの実際のグリッド電力に基づいてリアルタイムで電力出力を調整し、太陽光発電システムがグリッドに輸出する電力量を最小限に抑えることを目指して、線形電力出力を制御できるデバイスを作成します。

序章

IAMMETER は、お客様が太陽光発電システムの効率を最適化できるよう支援することに尽力しています。固定価格買取制度による電気料金と電気料金の差が拡大する中、グリッド電力消費を最小限に抑え、太陽光発電システムの自家消費率を最大化することが求められています。

自家消費率を上げるには、一般的に 2 つのアプローチがあります。

蓄電池システムの導入。（IAMMETERは、蓄電池システムの導入が費用対効果が高いかどうかを顧客が評価するのに役立つ機能を提供します。レポート: 実際の使用状況に基づく蓄電池のメリットの予測)
負荷を合理的に制御し、理想的にはグリッド電力に基づいてリアルタイムで調整します。

この記事では主に 2 番目のアプローチについて説明し、次の機能を備えた、電力出力を線形に制御できるデバイスを作成します。

Wi-Fi 経由で電力出力を制御するための Wi-Fi 機能 (ESP32 を使用) を提供します。
電圧調整モードを通じて最大電力出力を直線的に制御します (電圧を制御するため、ボイラーの加熱要素などの純粋な抵抗負荷に推奨されます)。
最大単相 3.5kW の抵抗負荷をサポートし、サーモスタットと直列に使用できます。
手動モードをサポートし、最大出力電力を手動で設定できます。自動モードをサポートし、他のメーターやシステムグリッド電力データに基づいて最大出力電力設定をリアルタイムで調整します。

システム図

電圧調整モジュール（最大 3.5kW の抵抗負荷をサポート）

単相220Vシステムで最大3.5kWの抵抗負荷に対応できる標準電圧調整モジュールを採用しました。

このモジュールは、標準アナログ信号入力 (4-20mA、1-5V) と RS485 デジタル制御インターフェースも提供します。

電圧レギュレータモジュール内にWi-Fiモジュール（ESP32）を内蔵しました。

Wi-Fi モジュールを追加すると、電圧調整モジュール全体は次のようになります (Wi-Fi モジュールはプラスチック製のケース内にすでに取り付けられています)。

実験

ソリューションをよりオープンにするために、最初は ESP Home ファームウェアを使用してテストしました。

簡単な設定の後、Home Assistant で最大出力電力を 10W 単位で直接制御できます。

後ほど、関連する ESP Home 構成ファイルを Github に投稿します。

電力値出力を線形に制御する

IAMMETER製品との統合

この「Wi-Fi 電圧コントローラー」を作成する主な目的の 1 つは、IAMMETER システムの電力出力を線形に制御できる負荷を提供することです。

今後、この「Wi-Fi電圧コントローラ」は、すべてのIAMMETERスマートメーター（WEM3080,WEM3080T,WEM3046T,WEM3050T）を統合したIAMMETER APIインターフェースリアルタイムのグリッド電力データ（1秒/秒）の読み取りmodbus/tcp インターフェース、ヒーターに供給される最大電力出力をリアルタイムで調整し、太陽光発電システムの供給電力を最大限に活用します。

もちろん、この「Wi-Fi 電圧コントローラー」は、IAMMETER 製品のみでの使用に限定されるものではなく、理論的には、Home Assistant に統合できるあらゆるハードウェアと組み合わせて使用できます。