Ваттроутер для солнечных батарей

  

    Сколько бы не было солнечных батарей, все равно будет ситуация, когда энергию от солнца не куда девать - аккумуляторы под завязку заряжены, а дом потребляет в данный момент меньше, чем выдает солнце.

    И тут полностью использовать энергию солнца поможет гибридный / сетевой инвертор (например, МАП Доминатор) в связке с ваттроутером, который будет подключать разную нагрузку (бойлер, тэн, осушитель, и т.п.), чтобы вся энергия с солнечных батарей утилизировалась. Но на небе бывают тучи и солнце в течении дня меняет свое положение, поэтому мощность, забираемая ваттроутером, должна постоянно подстраиваться.

    Есть один нюанс, связанный со счетчиками энергосбыта - некоторые счетчики, например Меркурий 230, 231, считают энергию за один полупериод сетевого напряжения (0.01 сек) и управлять мощностью нагрузки нужно в пределах этого времени, то есть нужен или полноценный инвертор c широкой регулировкой выходного напряжения или диммер.

    Я использовал китайский диммер на 10000W для регулируемой нагрузки и реле (пускатели) для дискретной. В качестве контроллера используется народный контроллер теплового насоса (НК), на базе Arduino DUE.

    Ниже более детально.

    Ваттроутер в НК это дополнительная задача, практически не связанная с функционалом теплового насоса, и может управлять несколькими нагрузками, включая релейную. Одна из нагрузок в конфиге может быть помечена как бойлер, тогда будет контролироваться его температура. 

    Еще, дополнительно, можно подключить прогноз погоды от OpenWeather для ночного нагрева бойлера. Если процент облачности на следующие после восхода солнца несколько часов низкий, то греем ночью бойлер тэном по минимуму.

    Нагрузки могут быть двух типов - релейная и PWM (ШИМ). Для PWM выходов используется синхронизация перехода через ноль.

    Приоритет включения нагрузок по порядку. Если нагрузка PWM, то прибавка мощности идет по шагам, а уменьшение мощности - резко на разницу между текущим превышением мощности и мощности нагрузки.

    Есть режим тестирования релейной нагрузки перед включением, когда сначала включается PWM нагрузка (подключенная к диммеру) на мощность релейной нагрузки и если провала сети не происходит, то подключаем уже релейную нагрузку.

    Когда бойлер уже нагрет, то используется "подменная нагрузка", которая переключается контактором. Таким образом, один выход PWM может использоваться для 2-х разных нагрузок.

    Свободная мощность определяется с помощью счетчика PZEM-004T Modbus, токовый датчик которого подключен на входной провод в гибридный инвертор. Если в качестве солнечного MPPT контроллера используется контроллер производства Микроарт - КЭС, то для более точного определения свободной мощности применяется HTTP запрос о наличии свободного мощности солнечных батарей.

    В качестве реле могут быть использованы встроенные реле в КЭС или другие подобные, которые переключаются удаленно, через HTTP запрос.

    Станица настроек и управления в веб интерфейсе НК:

    Китайский диммер, как сверху на картинке, имеет выход сигнала ZERO для своей схемы управления. Чтобы НК смог управлять им, нужно перерезать дорожку на плате диммера, идущую от второго вывода MOC3023 и далее подключить по схеме.

    Чтобы уменьшить помехи используется дроссель (CH-57-Z-T) и конденсатор на выходе диммера.

    Диммер имеет на выходе ZERO такой сигнал (синий луч), он будет использоваться для синхронизации PWM выхода НК.

Выходная мощность диммера не линейно меняется в зависимости от коэффициента заполнения ШИМ сигнала, для этого в ваттроутере применяется таблица, которую можно сгенерить автоматически на странице настроек.

Ваттрроутер поддерживается прошивкой НК, начиная с версии 1.095, включается через дефайн WATTROUTER в конфиге, остальные настройки там же.