Analoge Regelung Heizstab

[Cephalopod]

@thomas-maul

Ja, ich denke die Herausforderung bei dem Projekt wird es sein, die vermutlich starken Schwankungen des Stromzählers zu glätten.
Es gibt ja zwei Störgrößen: Verbraucher und Erzeugung.
Wobei es einem ein simpler Heizstab nicht krumm nehmen sollte, wenn er öfters mal hoch oder runter fahren muss, ganz im Gegensatz zur Zellenchemie eines Akkus.

Ich will aber auf jeden Fall vermeiden Strom dafür zu beziehen, von daher werde ich den Setpoint des Reglers eher bei -20 W legen, als auf Nulleinspeisung.

[Cephalopod]

@haus-automatisierung

Ich mache gerade die ersten "Gehversuche" mit dem Regler.

Die Grundlast des Hauses beträgt gerade etwa 720 bis 740 W.
Ich habe eine 100 W Glühbirne angeschlossen und will einen Stromverbrauch von 800 W einregeln.
Das ist mein Setpoint
Zunächst wird der Shelly-Dimmer-Schalter eingeschaltet
Dann übergebe ich an den PID-Regler den aktuellen Stromverbrauch (actual value)
Die Helligkeit soll mit dem y-Wert des Reglers (output value) angesteuert werden

Der PID-Regler funktioniert bestens. Er erkennt die Regelabweichung und fährt den y-Wert im Sekundentakt (1000 ms Zykluszeit) hoch.

Was nicht funktioniert, ist die Reaktion des Shelly. Er übernimmt den y-Wert nicht kontinuierlich.
Gelegenttlich (ca. alle 10 s) kann man sehen, das die Helligkeit kurz den y-Wert annimmt, springt dann aber gleich wieder auf 100.

[Cephalopod]

@haus-automatisierung

Mal ein ganz anderer Ansatz.
Im Shelly Gen3 ist es doch möglich Scripte zu implementieren.
Ist es möglich so einen PV-Überschuss-Regler auch komplett im Shelly laufen zu lassen, ohne den ioBroker?
Er müsste sich nur den aktuellen Stromverbrauch ziehen.

[haus-automatisierung]

@cephalopod sagte in Analoge Regelung Heizstab:

Ist es möglich so einen PV-Überschuss-Regler auch komplett im Shelly laufen zu lassen, ohne den ioBroker?

Warum nicht - wenn Du fit in JavaScript bist und die Doku von Scripting liest, ...

[Cephalopod]

@haus-automatisierung
Nee, so fit bin ich leider (noch) nicht.

Kannst du mir erklären, warum der Shelly nicht auf den Stellwert des PID-Reglers reagiert?

[Cephalopod]

@haus-automatisierung

Nach einigen Versuchen, auch mit einem abgespeckten Script:

ist es mir nicht gelungen den Shelly Dimmer zu eine Kooperation zu bewegen.
Obwohl der Wert "Helligkeit" vom PID-Regler geschrieben wird, ändert sich der 0-10 V Spannungsausgang nicht!
Erst wenn der Wert einige Zeit auf 0 bzw. 100% steht, schaltet der Shelly komplett ein, bzw. aus.

Trage ich von Hand Werte in das Objekt ein, funktioniert es, nur wenn das Script läuft nicht.
Auch das Verlängern der Zykluszeit des Reglers von 1 s auf 5 s hat nichts geändert.

Liegt es an der Hardware oder am Beta-Adapter?

[Homoran]

@cephalopod etwas mehr Erklärung wäre sinnvoll!

fürs erste

• was ist und liefert StromAktuellerVerbrauch?
• was ist und benötigt actual value?
• was ist und liefert outputValue?

[Cephalopod]

@homoran

Der aktuelle Verbrauch in Watt kommt von meinem Smartmeter und wird dort mit einem optischen Lesekopf per MQTT an den IOB gesendet

"actual value" bzw. "output value" ist der Eingang bzw. Ausgang des PID-Reglers (Adapter PID-Controller)
https://github.com/mcm4iob/ioBroker.pid

Das funktioniert alles bestens.
Je nach Regelabweichung des Ist- zum Sollwert liefert der Regelausgang "output value" eine Zahl zwischen 0 und 100.

[Cephalopod]

Ich habe das ganze jetzt mal ohne den PID-Regler-Adapter gebaut:

Ganz simpel mit Sollwert 600 Watt.

Wenn der Ist-Wert kleiner als 600 ist, dann erhöhe die Helligkeit der Glühbirne um 10%
Wenn der Ist-Wert größer als 600 ist, dann erniedrige die Helligkeit der Glühbirne um 10%

Das funktioniert jetzt auf einmal.
Zwar recht grob aber immerhin.

??????

[Homoran]

@cephalopod sagte in Analoge Regelung Heizstab:

liefert der Regelausgang "output value" eine Zahl zwischen 0 und 100.

und das macht er auch, oder

@cephalopod sagte in Analoge Regelung Heizstab:

Erst wenn der Wert einige Zeit auf 0 bzw. 100% steht

nur 0 oder 100?

[Cephalopod]

@homoran
Ja, der Regler liefert korrekte Zahlenwerte zwischen 0 und 100, nur der Spannungsausgang des Shellys liefert keine dazu passenden 0-10 V Spannungswerte.
Erst, wenn der Zahlenwert eine Weile auf 0 verharrt, geht der Ausgang auf 0 Volt, bzw. beim Wert 100 auf +10 Volt.

Das komische ist, dass es bei meinem zweiten Script wie gewünscht funktioniert.

[Cephalopod]

Kann es sein, dass der Shelly keine Nachkommastellen mag, die der Regler, im Gegensatz zu meinem Konstrukt, ausgibt?
Bei 0 und 100 gibt es die nämlich nicht.

EDIT:
JAAAAA, das war wohl das Problem.
Der Wert "Helligkeit" muss tatsächlich eine Ganzzahl sein, Kommazahlen werden nicht akzeptiert und ignoriert.
Der Regler liefert natürlich aufgrund seiner Berechnungen immer krumme Werte, die aber in diesem Fall wenig Sinn machen und sogar zum Nichtfunktionieren geführt haben.

So funktioniert es:

@haus-automatisierung
Ist es möglich das im Adapter abzufangen und die Nachkommastellen zu ignorieren, damit der nächste nicht das selbe Problem hat?

[Cephalopod]

So sollte die Regelung jetzt funktionieren:

Jetzt warte ich nur noch auf Sonne

[ChristianM]

@cephalopod
Würde mich wundern, wenn das sauber funktioniert, vermutlich wird das Ganze extrem am springen sein.

Ich betreibe hier den AC Thor auch in ähnlicher weiße wie du. So sieht es bei mir aus.

[Cephalopod]

@christianm sagte in Analoge Regelung Heizstab:

@cephalopod
Würde mich wundern, wenn das sauber funktioniert, vermutlich wird das Ganze extrem am springen sein.

Ich werde es sehen.
Aber selbst, wenn es springt, sollte es einem simplen Heizstab doch so ziemlich wurscht sein.

Ich betreibe hier den AC Thor auch in ähnlicher weiße wie du. So sieht es bei mir aus.

Warum hast du dir den PID-Regler selber geschrieben?

Es gibt doch einen fertigen:

https://github.com/mcm4iob/ioBroker.pid

[ChristianM]

@cephalopod
den hatte ich zum Zeitpunkt nicht gefunden. Ich bin über diesen Beitrag zum Regler gekommen. https://forum.iobroker.net/topic/46948/leistungssteuerung-pv-wechselrichter-0-einspeisung/9?_=1734875664813
Testweise könntest du ja deinen Wert einfach mal höher setzen, dann siehste ja wie und ob er regelt.

[Cephalopod]

@christianm sagte in Analoge Regelung Heizstab:

Testweise könntest du ja deinen Wert einfach mal höher setzen, dann siehste ja wie und ob er regelt.

Ja, das habe ich bereits gemacht.
Den Heizstab habe ich noch nicht, das hier ist mein Testaufbau mit einer 100 W Glühbirne:

Ich habe den Sollwert etwa 50 W über die aktuelle Grundlast des Hauses gesetzt (auf 500 W) und die Regelung klappt bestens.

Aus Sicherheitsgründen habe ich eine Abschaltung nach 5 Minuten direkt im Shelly eingestellt, falls der ioBroker sich aufhängt.

Da er im Script immer wieder eingeschaltet wird, startet der Timer im Normalfall bei jedem Durchlauf neu.

[Cephalopod]

Dank etwas Sonne heute zum ersten Mal unter realen Bedingungen die Überschussregelung arbeiten sehen:

Die rechte Skala zeigt die Leistung des Heizstabes an.

[fu_zhou]

Ich kann den Einsatz vom PID-Adapter wärmstens empfehlen und helfe gerne bei der Einbindung in Blockly und überhaupt bei der Konzeptionierung des Regelkreises. Ich habe bei mir 2 Regler mit jeweils einem unterlagerten Begrenzunsregler laufen: Zuluftfeuchte der Lüftung, Laderegler für das E-Auto.

Meine Netzeinspeisung regel ich (wenn nicht das E-Auto lädt) auf 0 kW über einen 0-10V ansteuerbaren Thyristorsteller mit 6 kW Heizstab. Gut, der hat bei dem Wetter gar nix zu tun, aber im Sommer funktioniert das hervorragend. Der Regler läuft allerdings in einer S7 weil ich darüber auch den Leistungsschütz ansteuere, ich hätte aber keine Bedenken, das über z.B. einen ESP32 o.ä. mit dem PID-Adapter zu machen. Thermischer/ elektrischer Schutz muss natürlich vorhanden sein.

[Cephalopod]

Der Vollständigkeit halber.

Dieses Heizstab ist es geworden und der Aufbau funktioniert inzwischen bestens:

https://www.amazon.de/dp/B0BVVHMDH5

Das ist die aktuell funktionierende Version des Skriptes: