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Wi-Fi SCRモジュールを使用してボイラーヒーターを自動的に制御する

この記事では、Wi-Fi SCR モジュール (SCR_485) と IAMMETER 電力計を使用してボイラーヒーターを自動制御し、太陽光発電 (PV) システムの自家消費率を向上させる方法を紹介します。

系統電力の供給に応じてSCRモジュールの出力電力をリアルタイムで調整することで、供給電力を可能な限り消費し、PVシステムの自家消費率を高めることを目指します。

以前、Wi-Fi SCR モジュールと ESP Home ファームウェアを使用して抵抗負荷の電力出力を線形に調整する方法を説明したチュートリアルがありました。詳細については、次のリンクを参照してください。ESP32 + SCRモジュール: ヒーターなどの抵抗負荷の電力出力を線形に調整します.

エフェクト表示

図に示すように、自動モードを有効にすると、SCR コントローラの「設定電力」は、フィードイン電力に応じてリアルタイムで継続的に調整され、フィードイン電力が 0W 付近に維持されます。

グリッド電力に応じてヒーターの電力を制御する

グリッドパワーREV: フィードイン電力

SCR_485 パワー: SCR_485 の「電力設定」

SCR_485について

最大出力4kW(220V系)のリニア電力コントローラです。0~4kWの範囲でリニアに電力出力を調整でき、抵抗負荷(ボイラーヒーターなど)の制御におすすめです。また、Wi-Fi機能も搭載しています。

SCR_485、リニア電力コントローラ、抵抗負荷用電圧レギュレータ

詳しい紹介については、このリンクを参照してください.

ファームウェア

SCR_485はESP ホームファームウェア, 出荷前にフラッシュされている.

ヤム

YAML ファイル:SCR-485.yaml.

お客様は、実際の電力メーターの使用状況に応じて、IP アドレスと関連する位相情報を設定する必要があります。

システム配線

システムの配線を下図に示します。主なコンポーネントは次のとおりです。

  • IAMMETERの三相電力計は、グリッド電力を測定するために使用されます。IAMMETERの電力計は双方向計であるため、双方向電力(グリッドから引き出された電力とグリッドにフィードバックされる電力)を測定し、API測定結果をリアルタイムで読み取ります。
  • SCR_485: API を介して IAMMETER メーターから電力測定値を読み取り、ボイラー ヒーターを駆動するために電力出力をリアルタイムで調整する Wi-Fi SCR モジュール。
パワーコントロールscr485_solarPV

グリッド電力に基づいてSCR_485モジュールの電力出力を自動的に調整

システムの配線が完了したら、顧客は次のタスクを完了する必要があります。

  1. 「SCR_485」Wi-Fi資格情報を設定します。
  2. ESP Home YAML ファイルで IAMMETER 電力メーターを構成します。
  3. パラメータを設定します。

「SCR_485」Wi-Fi認証情報を構成する

「SCR_485」Wi-Fi認証情報を構成する

ESPホームでWiFi認証情報を設定する

ESPホームでIAMMETER電力メーターを設定する

ESP ホームで Web ページを開きます。スナップショットには 6 つのデバイスがリストされています。これは、現在ラボで 6 つの SCR_485 ユニットがテスト中であるためです。

ESPホームのSCR_485

YAML設定ファイルを次のように更新しますscr-485.yaml.

使用するエネルギーメーターの種類に応じて YAML 構成を変更します。

WEM3080

WEM3080は IAMMETER の単相電力計なので、WEM3080 を使用する場合は、測定される電力はグリッド電力であることを意味し、次のようにメーターの IP アドレスを設定するだけで済みます。

YAML ファイル内の IP (10.10.30.33) をエネルギーメーターの IP に変更します。

yamlCopy コード間隔:
- 間隔: 5 秒
then:
- if:
条件:
lambda: 'return id(auto_mode);'
then:
- http_request.get:
url: "http://10.10.30.33/monitorjson"
ヘッダー:
Content-Type: "application/json"
verify_ssl: false

WEM3080T/WEM3046T/WEM3050T:

品番これらはすべて IAMMETER の三相電力計です。三相電力計を使用する場合は、IP アドレスの設定に加えて、グリッド電力の測定に使用する特定の相も選択する必要があります。

メーターのIPアドレスを設定する

YAML ファイル内の IP 10.10.30.33 をエネルギーメーターの IP に変更します。

グリッド電力を測定するために特定のメーター位相を選択します

グリッド電源が単相の場合、三相メーターのどの相でもグリッド電力を測定できます (システム配線セクションに示されているように、相 B はグリッド電力の測定に使用されます)。

グリッド電源が三相の場合、グリッド電力を表すには三相メーターの合計電力を使用する必要があります。

以下のコード内のコメントはこれを示しています。

yamlCopy codeinterval:
- 間隔: 5s
then:
...

int16_t power_value = root["Datas"][1][2];
# フェーズ A の電力値: ["Datas"][0][2]、
# フェーズ B の電力値: ["Datas"][1][2]
# フェーズ C の電力値: ["Datas"][2][2]
...

パラメータの設定

Web ページにログインすると、パラメータの説明は次のとおりです。

自動モード: 手動モード/自動モード。

しきい値: 制御ループのしきい値。

ヒステリシス: シュミットトリガーのヒステリシスパラメータ。高低制御が使用されるため、発振を防ぐために「ヒステリシス」パラメータが追加されます。グリッド電力 > しきい値 + ヒステリシスまたはグリッド電力 < しきい値 - ヒステリシスのときに操作がトリガーされます。

設定電力: SCR_485 によって設定された出力電力。

SCR-485、しきい値、ヒステリシスのパラメータを設定します

最大電力を設定する

このパラメータは、SCR_485 によって制御される負荷の最大電力です。SCR_485 は出力電圧を調整して負荷を制御するため、設定電力を計算するときにこの最大電力を基準として使用する必要があります。

たとえば、最大電力が 3.3 kW に設定されている場合、SCR は出力電力が 220V の動作電圧で 3.5 kW であると想定します。後で設定電力を 0.875 kW に調整する必要がある場合、SCR_485 は電圧を 110V に下げます。

しきい値とヒステリシスを設定する

ヒステリシスを導入するのは、シュミットトリガーの原理と同様に、制御システムの頻繁な操作を防ぐためです。測定値(グリッド電力)が「しきい値 + ヒステリシス」より大きいか「しきい値 - ヒステリシス」より小さい場合にのみ、アクションが実行されます(SCR_485 の電力出力を調整します)。

例: しきい値 = -20 W、ヒステリシス = 50 W。

これら 2 つの設定は、グリッド電力が -70 W (-20-50) 未満の場合に SCR_485 の設定電力を増加させるためのものです。

これら 2 つの設定は、グリッド電力が 30 W (-20+50) を超える場合に SCR_485 の設定電力を下げるためのものです。

IAMMETER 電力メーターの双方向測定では、負の電力値は PV システムがグリッドに電力を供給していることを示し、正の電力値はシステムがグリッドから電力を消費していることを示すことに注意してください。

SCR-485、しきい値、ヒステリシスのパラメータを設定します

リファレンス

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」

ESP32 + SCRモジュール: ヒーターなどの抵抗負荷の電力出力を線形に調整します

活動 - リニアパワーコントローラ(SCR-485)の申請

IAMMETERの製品

https://esphome.io/guides/getting_started_command_line

https://esphome.io/guides/getting_started_hassio

https://esphome.io/guides/installing_esphome.html