Альтернативний режим з ватметром

У процесі додавання підтримки нових типів інверторів ми зіткнулися з тим, що не завжди можна встановити інформаційний зв'язок з інверторами. Деякі інвертори не мають відповідних зовнішніх інтерфейсів або мають зашифрований протокол (наприклад, PowMr 4.5/6.5kW). Також ми отримали запити від власників grid-tie інверторів, які хотіли б скидати надмірну сонячну енергію своїх систем у баластне навантаження, а не обмежувати генерацію за допомогою лімітерів. Для підтримки таких пристроїв ми розробили альтернативний режим роботи SV701. У цьому режимі замість підключення до інвертора пристрій SV701 підключається до ватметра.

Теоретичні основи

У цьому методі визначення наявності зайвої сонячної енергії використовується контроль перетоків енергії змінного струму. Як опорна використовується зовнішня мережа змінного струму. Grid-tie інвертори чи гібридні інвертори в режимі так званого підмісу працюють так. У випадку, коли сонячної енергії достатньо, вони все навантаження живлять від сонця. Коли сонячної енергії багато, вони знижують свою генерацію, щоб не було експорту до зовнішньої мережі. Коли сонячної енергії недостатньо, навантаження починає підмішуватися енергії зовнішньої мережі. Тому алгоритм регулювання має такий вигляд. На вході зовнішньої мережі встановлюється двонаправлений ватметр. Навантаження на виході інвертора підвищується до тих пір, поки перестає вистачати сонячної енергії і починається невелике споживання із зовнішньої мережі. Далі цей невеликий фіксований імпорт енергії підтримується на постійному рівні за рахунок регулювання споживання баластного навантаження. Причому не обов'язково це має бути імпорт. За бажання точно також можна зафіксувати на певному рівні і експорт енергії у зовнішню мережу.

Практична реалізація

У продажу є багато ватметрів/енергометрів, які заявлені як двонаправлені. Ми протестували кілька моделей та з'ясували, що багато з них не підходять для наших цілей за тими чи іншими параметрами. Ми підібрали дві недорогі моделі - це TAC1100 і CM7646. Вони мають приблизно однакові метрологічні характеристики. Перша модель має свій LCD екран та конструктив для установки на DIN рейку. Друга модель випускається в двох модифікаціях - з внутрішнім шунтом для струмів до 20А і з струмовим трансформатором для струмів до 100А. Любий з цих ватметрів може використовуватися з grid-tie інвертором або з гібридним інвертором в режимі підмісу або генерації в мережу..

Типова схема з ватметром CM7646-AL

Типова схема з ватметром CM7646-AH

Типова схема з ватметром TAC1100

Управління через Андроїд застосунок

Управління в цьому застосунку подібне до управління в застосунку для зв'язку з інвертором. Блютуз сполучення виконується аналогічно. Про це можна прочитати в основному розділі. Тепер у якосты цільової величини задається потужність на виході ватметра. Позитивна величина означає імпорт електроенергії, негативна – експорт. Коефіцієнт К1 задає загальну швидкість підстроювання, коефіцієнт К2 - швидкість реакції на великі стрибки потужності. Також є обмежувач вихідної потужності MAX Reg Value. Наступне регулювання це Reg.Inversion, воно задає як повинен реагувати регулятор у разі підвищення цільової величини - знижувати чи підвищувати потужність баластного навантаження. Для наведених типових схем інверсія повинна бути включена. Кнопка Calibrate необхідна для підстроювання системи під конкретний нагрівач та конкретне реле SSR. Калібрування обов'язкове, але його достатньо виконати одноразово. Сам процес калібрування триває близько хвилини. У цей час пристрій двічі здійснює прогін навантаження від 0 до 100%. На час калібрування бажано вимкнути всі інші навантаження у схемі крім баластного навантаження SV701. Або хоча б забезпечити постійний рівень споживання інших навантажень на час калібрування. У розділі Real-Time Data відображаються дані, отримані від Ватметра. Це поточна потужність та енергія. Ватметр TAC1100 підраховує експорт та імпорт енергії окремо. Ватметтр CM7646 підсумовує енергію з обох напрямків, тому вся вона потрапляє до розділу імпорту.

Як вже було сказано вище, у схемі з ватметром наявність надлишкової енергії визначається за її перетіканням. Як цільову величину необхідно задати рівень потужності з мережі та система за допомогою зворотного зв'язку намагатиметься її підтримувати. Для більшості випадків тут розумно буде виставити 20-50Вт. При зниженні генерації сонячної енергії інвертором SV701 знижуватиме баластне навантаження, при підвищенні - сбільшуватиме. Підбір коефіцієнтів здійснюється так - якщо К1 малий, то регулювання відбуватиметься повільно, якщо занадто великий, то можливе перерегулювання системи аж до самозбудження. Аналогічно з коефіцієнтом К2. Параметри за умовчанням цілком підходять для більшісті систем.

Особливості режиму

Регулювання потужності у такій системі не відбувається миттєво через інертність ватметрів. Тому при різких змінах споживання або генерації системі потрібен час у кілька секунд, щоб повернутися до стаціонарної точки. У ці моменти можливі невеликі короткочасні перетікання енергії в обох напрямках. Наприклад, гібридний інвертор навіть у режимі підмішування може давати у такі моменти генерацію в мережу. Нехай вас це не дивує, це особливість режиму підмішування. Такі перетікання завжди можливі в режимі підмішування і без участі SV701. Просто двонаправлений ватметр дозволяє побачити ці перетікання.

Випробування з grid-tie інвертором SUN1000 G2 показали, що ватметр цілком уживається зі штатним лімітером цього інвертора. Система може нарощувати баластну потужність за допомогою ватметра, проте додатково знижує генерацію під час спроб генерації в мережу.