Wi-Fi SCR 모듈을 사용하여 보일러 히터 자동 제어
이 문서는 Wi-Fi SCR 모듈(SCR_485)과 IAMMETER 전력량계를 사용하여 보일러 히터를 자동으로 제어하고 태양광(PV) 시스템의 자가소비율을 향상시키는 방법을 소개합니다.
계통 전력 공급량에 따라 SCR 모듈의 출력 전력을 실시간으로 조정하여 공급 전력을 최대한 소비하고 PV 시스템의 자가소비율을 높이는 것을 목표로 합니다.
이전에는 ESP Home 펌웨어와 Wi-Fi SCR 모듈을 사용하여 저항성 부하의 전력 출력을 선형으로 조정하는 방법을 알려주는 튜토리얼이 있었습니다. 자세한 내용은 다음 링크를 참조하세요: ESP32 + SCR 모듈: 히터와 같은 저항성 부하의 전력 출력을 선형으로 조정.
효과 표시
그림과 같이 자동 모드를 활성화한 후 SCR 컨트롤러의 "Set Power"가 공급 전력에 따라 실시간으로 지속적으로 조정되어 공급 전력을 약 0W로 유지합니다.
Grid Power REV: 공급 전력
SCR_485 Power: SCR_485의 "Set Power"
SCR_485 소개
최대 출력 4kW(220V 시스템)의 선형 전력 컨트롤러입니다. 0-4kW 범위 내에서 전력 출력을 선형으로 조정할 수 있으며 저항성 부하(보일러 히터 등) 제어에 적합하고 Wi-Fi 기능을 제공합니다.
자세한 소개는 이 링크를 참조하세요.
펌웨어
SCR_485는 ESP Home 펌웨어를 사용하며, 출하 전에 미리 플래시되어 있습니다.
YAML
YAML 파일: SCR-485.yaml.
고객은 실제 전력량계 사용에 따라 IP 주소와 관련 상(phase) 정보를 구성해야 합니다.
시스템 배선
시스템 배선은 아래 그림과 같으며 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:
- IAMMETER 3상 전력량계는 계통 전력을 측정하는 데 사용됩니다. IAMMETER의 전력량계는 양방향 미터이므로 양방향 전력(계통에서 가져오는 전력과 계통으로 반환하는 전력)을 측정할 수 있으며 API를 통해 측정 결과를 실시간으로 읽을 수 있습니다.
- SCR_485: Wi-Fi SCR 모듈로, API를 통해 IAMMETER 미터의 전력 판독값을 읽고 실시간으로 전력 출력을 조정하여 보일러 히터를 구동합니다.
계통 전력에 따라 SCR_485 모듈 전력 출력 자동 조정
시스템 배선을 완료한 후 고객은 다음 작업을 완료해야 합니다:
- "SCR_485" Wi-Fi 자격 증명 구성
- ESP Home YAML 파일에서 IAMMETER 전력량계 구성
- 매개변수 설정
"SCR_485" Wi-Fi 자격 증명 구성
ESP Home에서 IAMMETER 전력량계 구성
ESP Home에서 웹 페이지를 엽니다. 스냅샷에는 현재 연구실에서 테스트 중인 6개의 SCR_485 장치가 나열되어 있는 것을 확인할 수 있습니다.
이 scr-485.yaml로 YAML 구성 파일을 업데이트합니다.
사용 중인 에너지 미터 유형에 따라 YAML 구성을 수정합니다.
WEM3080
WEM3080은 IAMMETER의 단상 전력량계입니다. WEM3080을 사용하는 경우 측정된 전력이 계통 전력(Grid Power)임을 의미하며 미터의 IP 주소만 설정하면 됩니다:
YAML 파일의 IP(10.10.30.33)를 에너지 미터의 IP로 변경합니다.
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:
WEM3080T/WEM3046T/WEM3050T는 모두 IAMMETER의 3상 전력량계입니다. 3상 전력량계를 사용하는 경우 IP 주소 구성 외에도 계통 전력을 측정하는 데 사용할 특정 상(phase)을 선택해야 합니다.
미터 IP 주소 설정
YAML 파일의 IP 10.10.30.33을 에너지 미터의 IP로 변경합니다.
계통 전력을 측정할 특정 미터 상 선택
계통 전원 공급이 단상인 경우 3상 미터의 모든 상을 계통 전력 측정에 사용할 수 있습니다(시스템 배선 섹션에 표시된 대로 B상이 계통 전력 측정에 사용됨).
계통 전원 공급이 3상인 경우 3상 미터의 총 전력을 계통 전력을 나타내는 데 사용해야 합니다.
아래 코드의 주석이 이를 나타냅니다:
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]
...
매개변수 설정
웹 페이지에 로그인하면 매개변수 설명은 다음과 같습니다:
Auto Mode: 수동 모드/자동 모드.
Threshold: 제어 루프의 임계값.
Hysteresis: 슈미트 트리거의 히스테리시스 매개변수입니다. 하이/로우 제어가 사용되므로 "Hysteresis" 매개변수가 추가되어 진동을 방지합니다. Grid Power > threshold + Hysteresis 또는 Grid Power < threshold - Hysteresis일 때 동작이 트리거됩니다.
Set power: SCR_485에서 설정한 전력 출력입니다.
최대 전력 설정
이 매개변수는 SCR_485가 제어하는 부하의 최대 전력입니다. SCR_485는 출력 전압을 조정하여 부하를 제어하므로 Set Power를 계산할 때 이 Max Power를 기준으로 사용해야 합니다.
예를 들어 최대 전력이 3.3kW로 설정된 경우 SCR은 220V 작동 전압에서 출력 전력이 3.5kW라고 가정합니다. 나중에 Set Power를 0.875kW로 조정해야 하는 경우 SCR_485는 전압을 110V로 낮춥니다.
임계값 및 히스테리시스 설정
히스테리시스를 도입하는 것은 슈미트 트리거의 원리와 유사하게 제어 시스템의 빈번한 작동을 방지하기 위한 것입니다. 측정값(계통 전력)이 "threshold + hysteresis"보다 크거나 "threshold - hysteresis"보다 작은 경우에만 조치(SCR_485의 출력 전력 조정)가 수행됩니다.
예: Threshold = -20 W, Hysteresis = 50 W.
이 두 설정은 계통 전력이 -70W(-20-50) 미만일 때 SCR_485의 설정 전력을 증가시키기 위한 것입니다.
이 두 설정은 계통 전력이 30W(-20+50)보다 클 때 SCR_485의 설정 전력을 감소시키기 위한 것입니다.
IAMMETER 전력량계의 양방향 측정에서 음의 전력 값은 PV 시스템이 계통에 전력을 공급하고 있음을 나타내고 양의 전력 값은 시스템이 계통에서 전력을 소비하고 있음을 나타냅니다.
참조
선형 전력 조정 기능이 있는 스마트 온도 조절기 "Helper", "Wi-Fi 전압 컨트롤러"
ESP32 + SCR 모듈: 히터와 같은 저항성 부하의 전력 출력을 선형으로 조정
