Boiler elettrici dimmerati con arduino in base alla potenza del fotovoltaico

Dopo alcuni giorni (e notti) di duro lavoro :sweat_smile: ho realizzato un circuito che dimmera i boiler elettrici tenendo conto della potenza disponibile dal fotovoltaico e rilevata tramite due trasformatori TA (prodotta e consumata).
Il circuito funziona e la potenza consumata segue abbastanza bene la potenza disponibile sgarra di 50 -100 watt su 2500 watt circa.
Il problema è:
Puo’ dannaggiarsi l’inverter del fotovoltaico con i continui tagli di sinusoide applicati dal dimmer? :fearful:
Il dubbio mi è venuto perchè testando il circuito l’inverter del fotovoltaico ronza un pochino ed ad una cadenza ritmica simile a quella del dimmer.
In teoria non credo perche essendo una resistenza elettrica non dovrebbe creare problemi pero… con quello che costa vorrei sentire anche il vostro parere :wink:
Completo con il dire che si tratta di un circuito di zero_crossing applicato ad Arduino1 che comanda un dimmer con TRIAC BT138 (ma penso che sia abbastanza chiaro)

Grazie del vostro parere e se qualcuno vuole lo schema lo fornisco volentieri

Visto che la resistenza del boiler funziona anche in DC se fossi in tè la alimenterei direttamente dalla stringa del FV tramite un PWM in DC

icio: Visto che la resistenza del boiler funziona anche in DC se fossi in tè la alimenterei direttamente dalla stringa del FV tramite un PWM in DC

Dipende. Se si usa un PWM serve qualche dispositivo che fa da capacitá per accumulare Energia quando il PWM é spento e da energia quando il PWM é acceso. Adesso non so cosa significa la sigla FV.

@ capitankevin Se l' inverter lo regge lo puoi sapere dal manuale d' utilizzo o da parte del produttore/rivenditore.

Ciao Uwe

uwefed:

icio: Visto che la resistenza del boiler funziona anche in DC se fossi in tè la alimenterei direttamente dalla stringa del FV tramite un PWM in DC

Dipende. Se si usa un PWM serve qualche dispositivo che fa da capacitá per accumulare Energia quando il PWM é spento e da energia quando il PWM é acceso. Adesso non so cosa significa la sigla FV.

@ capitankevin Se l' inverter lo regge lo puoi sapere dal manuale d' utilizzo o da parte del produttore/rivenditore.

Ciao Uwe

la sigla FV dovrebbe essere FotoVoltaico

Mi è parso di capire Uwefed che CapitanKevin non ha un FotoVoltaico a isola quindi non accumula l'energia, si attacca direttamente all'uscita del Grid Inverter forse nemmeno collegato alla Rete Enel, quindi collegarsi prima o dopo l'inverter è lo stesso , l'unica cosa che deve fare è aggiungere dei grossi condensatori all'uscita dei pannelli FV [u]o ancora meglio[/u] ....se se la sente ...... è collegare il pwm sui i grossi condensatori elettrolitici da 450VDC all'interno dei grid inverter , ti consiglio di fare questa operazione di sera o di notte in modo che il grid inverter sia sicuramente spento

Con il pwm in DC il ronzio/rumore non ci sarebbe

Il fotovoltaico è connesso alla rete Enel e non posso toccarlo per diversi motivi : garanzia, pericolo di bruciare qualcosa, sanzioni da Gse, conformità dell'impianto.

Pertanto io prelevo la corrente elettrica per i boiler dall'impianto tramite una normale connessione (come una spina solo che non c'è la spina perche sono connessi direttamente all'impianto elettrico) Mettendo un dimmer tra la "presa" ed i boiler posso parzializzare la potenza che gli vado a fornire (come dimmerare una lampadina solo che qua si parla di 3000W) per dimmerare la potenza taglio pezzi di sinusoide dell'onda di tensione e corrente e lo faccio usando lo zero_crossing ed i Triac. L'entità del dimmeraggio (cioe quanto limito la potenza) dipende dalla differenza tra la potenza prodotta dal fotovoltaico (rilevata dal suo trasformatore di corrente) e la potenza utilizzata istante per istante compresa quella del boiler stesso(rilevata anche quella da un'altro TA). Ora se Arduino rileva che la potenza utilizzata dalla mia utenza è superiore a quella prodotta dal fotovoltaico aumenta il dimmeraggio e quindi limita la potenza fornita alla resistenza del boiler mentre se il ciclo sucessivo rileva che la potenza utilizzata dalla mia utenza è inferiore a quella prodotta dal fotovoltaico diminuisce il dimmeraggio e quindi da più potenza alla resistenza del boiler.

E come se io avessi una badante che guardando la potenza del contatore mi accende le luci se ho potenza disponibile e me le segne quando non ne ho più

Il sistema ha grossi pregi: non richiede modifiche all'impianto elettrico perchè va inserito tra presa e spina (anche se io l'ho collegato direttamente) con ovvi benefici di garanzia e di conformità dell'impianto Dissipa praticmente niente al contrario del trasformatore che ha perdite nel ferro, nel rame e di eventuali raddrizzatori se uso corrente continua. Può essere usato anche da chi ha boiler elettrici e deve sottostare a limiti nel contatore senza dover accenderlo e spegnerlo

Veniamo al dunque: i continui tagli di sinusoide che fa il dimmer può creare problemi all'inverter del fotovoltaico magari generando delle armoniche? In teoria no; le avrei se avessi un motore (che è induttivo e che dubito funzionerebbe) ma qua ho una banale resistenza (che assorbe 3 kw ma una resistenza).

Grazie molte per le vostre osservazioni

Le armoniche ci sono indifferentemente dal carico pilotato, sia esso induttivo o meno. Le armoniche si creano con gli spigoli vivi, prendi come esempio la onda quadra che ha ricco spettro di armonici partendo dalla fondamentale fino e oltre la 15 armonica.

Tagliando la sinusoide si creano gli spigoli e vengono fuori le armoniche. Fanno male agli inverter? Bane di sicuro non gli fanno, come non fanno bene a tutto l'impianto e a tutte le apparecchiature connesse. Quindi compra un filtro specifico per la parzializzazione di fase, li trovi su digikey.it o rs e gli altri fornitori internazionali. Il filtro puoi anche costruirlo tu, ma costa comunque e il risultato è incerto se non sai calcolarlo, inoltre e ci vuole attrezzatura per testarlo.

Il filtro si monta prima dell'apparecchiatura da filtrare.

Ciao.

Grazie Mauro sei sempre di grande aiuto. Ed un grazie anche a tutti gli altri naturalmente.

Ho dato un'occhiata in rete ed infatti per un applicazione resistiva andrebbe messo un filtro LC. Francamente pensavo bastasse un condensatore ( che avevo già applicato)

Visto che questo circuito è parte integrante della mia tesina di maturità, il filtro LC me lo dovrei calcolare altrimenti, se ne applico uno già fatto, ci faccio una figura meschina. Anche se lo sviluppo in serie di Furier non l'abbiamo ancora studiato qualcosa mi ricordo dall' ITIS in meccanica ma solo i concetti (sono passati 25 anni abbiate pazienza)

Che dici? Ti chiedo troppo nel darmi un idea su come determinare i parametri di induttanza e capacità? Il carico assorbe 11 ampere a 230volt.

Il fotovoltaico è connesso alla rete Enel e non posso toccarlo per diversi motivi : garanzia, pericolo di bruciare qualcosa, sanzioni da Gse, conformità dell'impianto.

Pertanto io prelevo la corrente elettrica per i boiler dall'impianto tramite una normale connessione (come una spina solo che non c'è la spina perche sono connessi direttamente all'impianto elettrico) Mettendo un dimmer tra la "presa" ed i boiler posso parzializzare la potenza che gli vado a fornire (come dimmerare una lampadina solo che qua si parla di 3000W) per dimmerare la potenza taglio pezzi di sinusoide dell'onda di tensione e corrente e lo faccio usando lo zero_crossing ed i Triac. L'entità del dimmeraggio (cioe quanto limito la potenza) dipende dalla differenza tra la potenza prodotta dal fotovoltaico (rilevata dal suo trasformatore di corrente) e la potenza utilizzata istante per istante compresa quella del boiler stesso(rilevata anche quella da un'altro TA). Ora se Arduino rileva che la potenza utilizzata dalla mia utenza è superiore a quella prodotta dal fotovoltaico aumenta il dimmeraggio e quindi limita la potenza fornita alla resistenza del boiler mentre se il ciclo sucessivo rileva che la potenza utilizzata dalla mia utenza è inferiore a quella prodotta dal fotovoltaico diminuisce il dimmeraggio e quindi da più potenza alla resistenza del boiler.

Praticamente l' inverter immette l'energia prodotta dalla rete ENEL e Tu prelievi dalla rete ENEL l'energia per riscaldare il boiler.

Secondo me il Tuo ragionamento é errato. L' inverter del impianto fotovoltaico immette nella rete ENEL l' energia in forma Sinusoidale con un corrente sinusoidale "continua" per tutto il periodo dei 50Hz. Col carico dimmerato prelievi dalla rete ENEL (tra il contatore produzione/consumo e l'inverter) una potenza che non é distribuita su tutto il tempo del periodo della sinusoidale ma solo in 2 tempi parziali. Il contatore/i Contatori ne terrá/anno conto e visto la differenza tra costo di consumo e costo di vendita della energia elettrica pagherai se consumi la stessa potenza che produce l'impianto fotovoltaico.

Ciao Uwe

L'utenza elettrica è posta tra due contatori Il primo è quello di produzione è unidirezionale ed è messo vicino all'inverter di produzione Il secondo e quello dell'ENEL è bidirezionale ed è posto fuori in strada. L'utenza, che sta nel mezzo, preleva dalla linea e quindi dall'inveter quando la potenza va dal fotovoltaico alla rete e cioè quando la produzione supera il consumo mentre preleva dall'ENEL quando la produzione NON copre il consumo e preleva SOLO per la parte da coprire pertanto se la produzione è zero perchè siamo a notte fonda va a "comprare" tutta la potenza. Pochi lo sanno ma il contatore bidirezionale ha uno switching che "commuta" in una direzione o nell'altra ed il tempo di commutazione è di mezzo secondo circa. Ora lo scopo era quello di assorbire tutta la potenza prodotta senza andare in difetto e comprare da ENEL e considerando che mezzo secondo è una vita se paragonato ai tempi di un dimmer (microsecondi) l'idea mi sembrava buona ed infatti io nella seriale di arduino vedo le correnti e le potenze dei 2 T.A : Prodotta xxxxxx Consumataxxxxxx Disponibile (differenza) Utilizzando il dimmer questa differenza e nell'ordine dei 50 100 watt un po va in difetto ("compra") ed un po va in eccesso("vende") pertanto il bilancio dovrebbe avvicinarsi allo zero e cioè consumare tutta la potenza che produco e farlo finchè ho produzione per poi spegnere. Per vedere se il concetto è vero basta aspettare la prima bolletta e se son rose fioriranno. :D Il problema è che se prima della bolletta di ENEL mi si scassa l'inverter perchè il dimmer mi fa armoniche la cosa non è piu di qualche 100 euro ma di cifre più alte =( Stasera ho chiesto lumi al mio prof di elettrotecnica (che progetta impianti fotovoltaici) e mi ha suggerito un sistema per ovviare alle armoniche: Anzichè interrompere pezzi di sinusoide interrompere pezzi interi di onda e sempre nell'istante in cui passa per zero utilizzando sempre il circuito di zero_crossing. Tanto, il circuito reta lo stesso basta modificare i tempi del codice e, in teoria, basta stare sotto al mezzo secondo di switching del contatore.

Che ne dite? ci proviamo? Allora, sposto la domanda nella sezione software e se mi date una mano ne viene fuori qualcosa di interessante.

Naturalmente poi condivido, tutto codice e schemi ed anche vi informo sulle bollette cosi sappiamo veramente come funziona lo scambio con ENEL a scanso di dubbi e leggende metropolitane. Male che mi vada avrò una bolleta un po pù salata del solito. :~

Buona notte e grazie ancora per i pareri

capitankevin:

Stasera ho chiesto lumi al mio prof di elettrotecnica (che progetta impianti fotovoltaici) e mi ha suggerito un sistema per ovviare alle armoniche:
Anzichè interrompere pezzi di sinusoide interrompere pezzi interi di onda e sempre nell’istante in cui passa per zero utilizzando sempre il circuito di zero_crossing.

Il consiglio del tuo prof è il sistema migliore, perchè ha cosFI=1 ,
ci sarebbe anche un’altro sistema: raddrizzi e filtri a 310VDC la tensione di rete e tramite un pwm optoisolato alimenti in continua la resistenza del boiler ma il cosFI è sicuramente < 1 quindi per semplicità è meglio la prima soluzione

Se il fotovoltaico per esempio produce 1500W il primo contatore di produzione legge 1500W. Se dimmeri il Boiler da 3000W a 1500W vuol dire che lo accendi solo metá del tempo ( indipendentemente se solo una parte della sinusodale o ogni seconda onda completa). Questo vuol dire che consumi momentaniamente il doppio che non deriva interamente dal fotovoltaico ma metá dal ENEL. Cosa dice il Prof di questo?

Ciao Uwe

Corretto il concetto infatti se non ragioniamo a potenza istantanea ma in kwh e diamo per ipotesi 1 ora. Io in un ora a 1500w ho prodotto 1500wh mentre il boiler ha consumato 3000w ma essendo stato spento per meta delle sinusoidi ha consumato 3000w per 30 minuti perche gli altri30 e stato spento quindi 3000w per 0,5 ore fanno 1500wh. comunque partendo dal fatto che l anno passato no avevo ancora i boiler ed andavo a metano basta raffrontare le bollette e si vede subito ma prima devo risolvere il problema delle amoniche. Male che vada ho speso un po di piu di corrente in uno due mesi ma almeno ho capito bene come funziona lo scambio con ENEL

Se vuoi evitare le armoniche puoi anche accendere il boiler per 5 minuti e tenerlo spento per 5 minuti. ;) ;) ;) Ciao Uwe

Lo so tanto con l' inerzia termica lui nemmeno se ne accorge. Il problema infatti e un altro: Essendo il consumo della resistenza basato sulla potenza disponibile ed essendo la potenza disponibile un valore non costante perche intervengono fattori esterni come nuvole ed altri utilizzatori della casa adeguando il dimmer in un tempo cosi lungo penso che il sistema non riesca a adeguare correttamente. In piu c'e il fatto che il contatore passato mezzo secondo passa da produzione a consumo ed allora si che e'come vendere a 10 e comprare a 40. IO pensavo di stare sotto il mezzo secondo, prendere ad esempio 10 periodi (200 ms) fare il calcolo dei consumi ed adeguare il tempo di alimentazione della resistenza nei sucessivi 10 periodi (200ms). Se ho da dare un dimmer massimo daro' tutti i 10 perodi se invece ho da parzializzare la potenza ne daro' 1 oppure2 o 3 oppure4 fino a dieci che e' il massimo. Si potrebbe lavorare anche con mezzo periodo ma poi penso si avrebbero scompensi nella linea quindi gia una parzializzazione 1/10 e gia un bel lavoro Che dici Uwe? Ti ho convinto? Se poi la storia del mezzo secondo non e vera il mio prof di elettrotecnica paghera' da bere ma finora mi e'sempre sembrato uno che sa quello che fa anche perche'insegna al serale ma di giorno lavora e quindi non e'uno di quelli che spiegano di tutto e di piu'e poi nella pratica non sanno distinguere un triac da un diodo.

Quando uni uno zero crossing puoi contare i semiperiodi non solo i periodi quindi ogni 10mSec , ad esempio quì alla voce scheda controllo phon per la resistenza da 800-1000watt ho usato la tecnica del tuo prof che si chiama "controllo a treno di sinusoidi"

http://www.dmxpassion.altervista.org/pg007.html

Scusami Icio ma come hai fatto per le armoniche del motore perche'a quello che ho capito 10 ampere fanno un po di casino nella linea. Siccome mi interesserebbe calcolare il filtro di taglio LC per la tesina mi puoi gentilmente fornire il metodo di calcolo? Ne ho fatto uno usando bode e laplace ma partendo da una funzione di trasferimento data quindi non so da dove si parte per ricavare la funzione. Ti ringrazio per la disponibilita

nel controllo a treno di sinusoidi non c’è nessuna armonica generata in quanto nessun semiperiodo viene tagliato

Lo so infatti taglia la sinusoide a fase 0 gradi. Io mi riferivo alla parte motore che è tagliata con il parzializzatore di fase perche nel circuito mi sembra di aver visto un filtro LC Anche se la corrente in gioco nel motore è molto più bassa mi interessava il metodo di calcolo dei parametri di induttanza e capacità che nella mia tesina farebbero un figurone 8) 8) ;)

E' una rete snubber provata sperimentalmente quello che andava meglio , tra A1 e A2 100N/400V - 100ohm/2W