Высокоточный ваттроутер

Отчет о работе ваттроутера за 8 месяцев.
СЭС:
Суммарная мощность панелей 5330Вт.
Инвертор сетевой Mastervolt Sunmaster QS3200 2750W + 4 шт микроинвертора WVC-600 по 500Вт.

Ваттроутер отработал в непрерывном режиме уже 8 месяцев. Отказов или сбоев ни разу не было.
Мощность основной нагрузки на первом реле - ТЭН 3кВт, на втором реле – электроконвектор 2кВт.
Т. к. панели я добавлял постепенно, то по началу избыточная мощность была не более 1500Вт. В этом режиме я не беспокоился за ваттроутер. Когда избыток стал 3000Вт и более, я уже ждал неприятностей.
Но на удивление их не последовало. Ключи прекрасно справились с мощностью 3кВт. Температура радиатора ключей была в районе 45-50С, дросселя не измерял (не хотелось вскрывать корпус). А вот ТТР на 40А были ну очень горячие т. к. стоят без радиаторов. Причина малой температуры радиатора ключей может быть или удачное исполнение самого радиатора или применение других ключей. А возможно и по двум причинам одновременно.
Вывод один - Очень достойный прибор! Спасибо огромное SergCh за такую разработку и за то, что поделился ею с нами! Я уже не знаю, что буду делать если он, по какой то причине выйдет со строя. Без него СЭС просто придется отключить. Или покупать другой инвертор с ограничением выработки, а это сильно снизит эффективность СЭС. А я как то уже привык к постоянному наличию 150л горячей воды.
Поэтому начинаю собрать второй экземпляр ваттроутера но с установкой ТТР на радиаторы и применить альсифер в больших дросселях вместо распыленного железа в первом варианте.

За эти 8 месяцев я многое узнал о своей домашней сети и о работе некоторый эл. потребителей. Работа этих приборов оказалась не совсем совместима с алгоритмом ваттроутера. Мощность потребления их по счетчику в 1,5-2 раза превысила их реальную мощность. В результате пришлось использовать их в темное время.
Возможно эту проблему можно уменьшить программой ваттроутера. О ней чуть позже.
Вторая проблема возникла при повышении мощности СЭС до 5кВт – реально не знаю куда сливать избыточную мощность. При превышении излишков более 3000Вт, ТЭН работает на максимуме и ваттроутер понимает что ТЭН отключился по перегреву (хотя вода холодная) и переключает на второй выход где то же максимум 3000Вт. Назад ТТР переключаться через час. Приходится вручную включать инверторный кондиционер (на тепло или холод) и делать сброс ваттроутера что бы он переключился снова на первый выход (ТЭН)

 

Не понятно, что имеется ввиду?

Это приципиальная ошибка данной разработки.
Канал регулирования один, а нагрузок две.

В таких системах (одноканальных) нужно менять принципиальный подход: Регулятор (аналоговый ваттроутер) должен работать только на одну нагрузку. При ее "заполнении" мощностью на определенный процент или по температуре (частный случай), должна подключаться дискретная (вкл/выкл) нагрузка, которая отбирает предполагаемую избыточную мощность. Таких каскадных нагрузок может быть несколько и это не усложняет систему

Конечно система с одной стороны усложняется тем, что нужно просчитывать ее по мощности генерации и мощности нагрузок. Или просчитывать управление по факту мощности потребителей с учетом блокировок по температуре.
Но это математика.

Но система и упрощается, нет двух каналов управления мощностью, нет не однозначностей по времени охлаждения (считаю это главной ошибкой алгоритма).

Извините, что встрял.
Всем успехов во все времена!

 

У меня собственный ваттроутер почти так и работает, есть чисто релейные нагрузки:

 

Мне пришлось так сделать, соединил управление двух нагрузок в одну. И все проблемы разрешились сами собой. ТТР по управлению были объединены. Но меня спасают ещё мои ВР, сейчас как раз занимаюсь тем, что бы по выходу ВР-1 0-10 вольт, управлялся мой ВР-2. Тоже очень доволен работой ВР за сезон, выше всяких похвал. Спасибо автору.

 

@SergCh вряд ли из строя выйдет! Тьфу З раза!

 

Не знаю, может это была курсовая или дипломная работа.
Или бизнес-проект, после реализации которого финансовая составляющая разрушит (или уже разрушила) все и вся.
Уже троих вижу, одаренные, с идеями, но с угасанием очередной идеи.

Идея это здорово, но ее еще нужно прокачивать еще и финансово.
Цена-качество (в данном случае - результат) должны окупаться быстро, а не десятилетиями.

Если ВР (в рознице) дороже "утекающей" энергии в сеть, за три года, то он реально никому не нужен, ну разве, что для экспериментов.

 

Вопрос окупаемости не всегда актуален. В конкретном случае для меня. Вся СЭС обошлась в 2300$. При нынешних тарифах на эл., при моем среднем потреблении 300кВт в мес., этой суммы хватит платить на 11 лет. Тут дожить бы. Пока трудишься, доход нормальный, а вот когда корона как сейчас уже год и доход практически 0, или уже пенсия в 100$, то отдать с нее только за электрику в 300кВт почти 20% как то очень грустно. Поэтому делаю все что бы платить по минимуму.

 

Тут интересная история. В августе неожиданно резко возросло мое потребление по счетчику, хотя весь месяц туч практически не было и СЭС выработала 300кВт. Мощность панелей тогда была около 3кВт и ваттроутер исправно все утилизировал. Плюс днем я старался по максимуму использовать выработку. В другие месяцы потребление по счетчику было около 100кВт, а в августе получилось 200кВт. Получается я потребил 500кВт, Такого не могло быть. Стал разбираться.
Следя за измерителем для ваттроутера с удивлением обнаружил что он показывает то 600Вт потребления, то через 2 сек -600Вт отдачи в сеть. И так постоянно. СЭС исправно генерировала и ваттроутер грел излишками бойлер. Стал пакетниками отключать линии. Отключив беседку, данная проблема исчезла и измеритель стал показывать 0 с небольшими флуктуациями в десяток ватт.
Причиной была электросушилка в которой жена круглосуточно сушила ягоды, фрукты, травы и т. д. Сушка была включена на половинную мощность в 300Вт. Оказалось, что она работала на полную мощность в 600Вт 2 сек. а потом отключалась то же на 2 сек. Ваттроутер по алгоритму плавно меняет управлением выходов и просто не успевал за 2 сек погасить эти всплески. В итоге сушка которая должна была потреблять (по счетчику) в среднем 300Вт, по тому же счетчику потребила 600Вт). Дальше я стал следить за другими потребителями и нашел подобную проблему у индукционной плитки когда она работает на минимуме в 500Вт (а этот режим используется как правило долго когда что то варится). Она потребляет 1500Вт 1сек, потом пауза в 3 сек и так далее. А если включить в таком режиме 2 конфорке, то броски будут в 3кВт. Ваттроутер то же не успевал корректировать 0. Третим таким прибором оказалась обычная электродуховка к которой я подключил ПИД регулятор для поддержания температуры 70-80С. Он работает где то раз в 10сек, но все равно и из сети и в сеть успевает проскочить энное количество ватт. Остальные мощные потребители дают подобный скачек только в момент включения или выключения что мало сказывается на итоговую мощность отданую и полученую из сети. Пришлось откорректировать пользование данными приборами, сместив время из работы на вечер или ночь (сушка).
Данное неудобство можно было бы минимизировать если увеличить скорость реакции ваттроутера на броски потребления изменив время выхода на 0 в скетче, но не знаю, не приведет ли это к неустойчивости работы ваттроутера. Это вопрос с SergCh. Возможно ли это в принципе?

 

Не актуален только в случае если это хобби. Мы на хобби можем тратить много денег ради удовольствия.
Вы сделали вложение на годы вперед

Могли бы отложить эти деньги и не больше не выдергивать из бюджета 11 лет (условно, т. к. инфляция, индексация)
Теперь вы пожинаете плоды вложения

п. с.
Окупаемость не актуальна еще в трех случаях:
- понты перед окружающими - "вот что у меня есть"
- деньги шальные есть, а считать во что вкладываемся не умеем
- чувство комфорта и независимости при перебоях в сети.

п. п. с.
Лично это у меня получилась смесь
по важности
- комфорт и хобби связанное с первым образованием (как бы выжать из солнца все что можно)
- немного понтов (когда отключают ЭЭ соседи завидуют )

 

@niki_ton Рад слышать что все работает. У меня были редкие сбои, видимо по причине того, что вместо твердотелок я использовал обычные реле. Пришлось ставить внешний вотчдог. У Сергея на одном из трех приборов защитные стабилитроны отказали по непонятной пока причине. Причем сам ваттроутер продолжал работать. В остальном без замечаний.
Вот что делать с лишней мощностью выше 3 кВт, вопрос. Транзисторы может и потянут даже 5 кВт, а вот дроссели на это не расчитаны.
В параллель включать два ВР не совсем правильно, хотя работать с горем пополам должно. Хорошо бы сделать режим мастер-слейв, когда второй ВР управляется от первого по аналоговому каналу 0-10 В. при отсутствии связи с измерителем. Таким образом можно нарастить мощность до необходимой. Так же, с этого выхода можно управлять другой нагрузкой через компаратор с твердотелкой. Например, при достижении напряжения на аналоговом выходе значения в 9 В, твердотелка включает кондиционер.
С импульсными нагрузками да, беда. У меня жена мультиваркой или кофемашиной когда пользуется, та же ерунда получается. Можно ускорить выход ВР на режим, я Сергею @close высылал скетч с уменьшеной постоянной времени (примерно в 2 раза, в приложении) на тестирование. Но у него были другие дела, не до опытов видимо. Уменьшать постоянную времени дальше на этом железе нельзя именно потому что система станет неустойчивой.

 

Уважаемый @SergCh, в Вашей системе постоянная времени равна какой величине и интеграция по времени измерения или просто задержка исполнительной цепи?

Почему спрашиваю.
У меня простейший ВР с датчиком (двунаправленный счетчик) и цифровым фазовым димером. Постоянная времени в 1 с (задержка изменения нагрузки) вполне справляется с подобными нагрузками.

 

Спасибо SergCh! Скетч залил, ВР работает. Когда получится проверить не знаю, прогноз на неделю - сплошная облачность. О результате сразу напишу.
Управлять вторым ВР по 0-10В было бы очень заманчиво. Как вариант, подать на свободный аналоговый вход ардуино через делитель сигнал 0-10В. Получение кода 0-1024 для шима из входного напряжения не проблема. Главное знать куда это вставить в скетче что бы не нарушить весь алгоритм.
Каскадное включение очень удобный вариант т. к. в моем случае всегда в приоритете нагрев воды ТЭНом и только при достижении 3000Вт на нем отдавать лишнее другому потребителю, не снижая при этом напряжение на бойлере.
Если честно, у меня нет вариантов куда сливать излишки кроме бойлера и эл. конвектора. Они полностью перекрывают мою пиковую (вероятную) мощность в 5кВт, которую нужно утилизировать. Инверторный кондиционер (на нагрев) начинает греть не сразу а через 5минут, поэтому даже небольшие облака не дадут ему нормально работать. Сливать на насос для полива огорода то же рисковано т. к. у каждого насоса есть параметр количества включений в час. Пусковой ток, при частом включении, приводит к перегреву и выходу со строя. Как вариант - вибрационный насос, он прекрасно переносит даже регулировку обычным регулятором, когда нужна не большая подача воды в некоторых процессах .Но его мощность всего около 300Вт. и реально на картину утилизации не очень повлияет.

 

Давайте так, поскольку термин "справляется с подобными нагрузками" весьма неточный, я приведу графики потребляемой домом мощности при сбросе и набросе нагрузки в доме при наличии генерации грид инвертором. Если вы сможете показать такие же на своем устройстве, будет что сравнить.
Первый график, выключение скважинного насоса мощностью 1 кВт

Второй график, включение и выключение плиты на 3 положение мощности (это около 360 Вт)


К сожалению генерируемая мощность неизвестна, думаю что до 1 кВт.