使用线性功率调节打造智能恒温器"帮手"——"Wi-Fi 电压控制器"

开源项目：使用线性功率调节打造智能恒温器"帮手"——"Wi-Fi 电压控制器"

摘要：打造一款能够线性控制功率输出的设备，根据光伏系统的实时并网功率调整功率输出，旨在最大限度减少光伏系统向电网输送的电量。

引言

IAMMETER 一直致力于帮助客户优化其光伏系统的效率。随着上网电价与用电成本之间差距的不断扩大，用户希望最大限度减少电网用电量，同时最大化光伏系统的自发自用率。

提高自发自用率通常有两种方法：

引入电池储能系统。（IAMMETER 提供了一项功能，帮助客户评估引入电池储能系统是否划算：报告：基于实际使用情况预测电池储能收益）
合理控制负载，理想情况下根据电网功率进行实时调整。

本文主要探讨第二种方法，打造一款能够线性控制功率输出的设备，具备以下特性：

提供 Wi-Fi 功能（使用 ESP32）通过 Wi-Fi 控制功率输出。
通过电压调节模式线性控制最大功率输出（由于控制的是电压，建议用于纯阻性负载，如锅炉的加热元件）。
支持最大单相 3.5kW 阻性负载，可与恒温器串联使用。
支持手动模式，允许手动设置最大输出功率。支持自动模式，根据其他电表或系统并网功率数据实时调整最大输出功率设置。

系统示意图

电压调节模块（支持高达 3.5kW 阻性负载）

我们采用了一个标准电压调节模块，在单相 220V 系统中可支持高达 3.5kW 的阻性负载。

该模块还提供标准模拟信号输入（4-20mA、1-5V）和 RS485 数字控制接口。

我们将 Wi-Fi 模块（ESP32）集成在电压调节模块内部。

添加 Wi-Fi 模块后，整个电压调节模块外观如下（Wi-Fi 模块已安装在塑料外壳内部）。

实验

为了使方案更加开放，我们最初使用 ESP Home 固件进行了测试。

经过简单配置，您可以直接在 Home Assistant 中控制最大输出功率，功率调节步长为 10W。

稍后，我们将在 Github 上发布相关的 ESP Home 配置文件。

线性控制功率值输出

与 IAMMETER 产品集成

打造这款"Wi-Fi 电压控制器"的一个主要目的，是为 IAMMETER 系统提供一个能够线性控制功率输出的负载。

未来，这款"Wi-Fi 电压控制器"可以通过统一的 IAMMETER API 接口与所有 IAMMETER 智能电表（WEM3080、WEM3080T、WEM3046T、WEM3050T）集成，通过 modbus/tcp 接口读取实时并网功率数据（1 秒/次），并实时调整提供给加热器的最大功率输出，以最大化利用光伏系统的馈电功率。

当然，这款"Wi-Fi 电压控制器"并非仅限于与 IAMMETER 产品配合使用；理论上，它可以与任何能够集成到 Home Assistant 中的硬件配合使用。