SolarXBox regulátor přetoku Co je to PID regulace? SolarXBox regulátor přetoku
PID regulace (Proporcionální, Integrační, Derivační regulace) je jeden z nejčastěji používaných typů regulace v automatizačních systémech. PID regulátor se používá pro řízení různých procesů, jako jsou teplota, tlak, průtok nebo rychlost, a je velmi efektivní díky své schopnosti přizpůsobit se změnám a eliminovat odchylky od požadované hodnoty.
Základní princip PID regulace
PID regulátor pracuje na základě tří složek:
- Proporcionální (P) složka – Tato složka vytváří výstup, který je přímo úměrný aktuální odchylce mezi požadovanou hodnotou (setpoint) a skutečnou hodnotou procesu (process variable). Pokud je rozdíl velký, regulátor bude silně zasahovat, aby rychle snížil odchylku. Pokud je rozdíl malý, regulace bude jemnější.
- Integrační (I) složka – Tato složka vyhodnocuje odchylku v čase. Pokud existuje trvalá odchylka, integrační složka ji akumuluje a postupně zvyšuje svůj vliv, dokud se odchylka neodstraní. Pomáhá tedy odstranit tzv. „ustálenou chybu“.
- Derivační (D) složka – Derivační složka reaguje na rychlost změny odchylky. Sleduje, jak rychle se odchylka mění, a podle toho upravuje výstup. Její účel je především zabránit přeregulování, které může způsobit oscilace nebo nestabilitu systému.
Jak PID regulace funguje v praxi?
Představte si použití PID regulátoru v rámci wattrouteru. Pokud máte fotovoltaický systém, který produkuje elektřinu, stává se, že výroba v některých chvílích přesahuje vaši aktuální spotřebu. PID regulátor ve wattrouteru sleduje tento přebytek energie (aktuální hodnota) a porovnává jej s požadovaným cílem, například udržení spotřeby elektřiny na určité hodnotě nebo co nejefektivnější využití přebytků k ohřevu vody.
Nastavení PID regulátoru
Nastavení správných hodnot pro P, I a D složky je klíčové pro efektivní fungování PID regulátoru. Tento proces se nazývá ladění regulátoru a často zahrnuje:
- Zvýšení P složky pro rychlejší reakci, ale může způsobit oscilace.
- I složka se zvyšuje, pokud je nutné rychleji eliminovat trvalou odchylku. Příliš velké I může způsobit “přeregulaci”.
- D složka pomáhá stabilizovat rychlé změny, ale příliš velká hodnota může způsobit citlivost na šum v systému.
Ladění PID regulátoru vyžaduje kompromis mezi rychlostí reakce a stabilitou systému.
Výhody a použití PID regulace
PID regulace je populární, protože je univerzální a dokáže se přizpůsobit široké škále aplikací. Používá se v systémech, kde je potřeba udržovat určitou veličinu stabilní, například v:
- Průmyslové automatizaci – řízení teploty, tlaku, průtoku nebo hladiny.
- Automobilovém průmyslu – například regulace otáček motoru.
- Elektronice – řízení polohy nebo rychlosti.
- Domácích spotřebičích – termostaty, klimatizace atd.
PID regulace je efektivní způsob, jak zajistit přesné a stabilní řízení procesů, přičemž zajišťuje flexibilitu a stabilitu v různých provozních podmínkách.
Pokud se PID regulátor správně nastaví a použije, může výrazně zlepšit výkon a efektivitu systému.
Video – Plynulá regulace přebytků v systému bez baterií a vypnutými přetoky do distribuční sítě SolarXbox regulátor přetoku
Video – tři minuty ze života plynulého regulátoru přebytků.
Počasí a situace: Dubnový den – slunce střídavě vykukuje a zase se schovává za mraky. V domě se vaří, pere. Jak výroba, tak spotřeba střídavě, víceméně náhodně, významně kolísají. Podmínky jsou tedy dalo by se říci extrémně náročné.
Co se na videu děje?
Na videu můžete vidět, jak se regulátor snaží měnič donutit k výrobě. Zkouší postupně přidávat výkon na spirálu a čeká, jak na to střídač zareaguje. Posílá nadbytečný výkon z fotovoltaických panelů, na spirálu bojleru (PIDout1) s ohledem na aktuální spotřebu v domě (CT). Pokud vzniká technický přetok vlivem spínaní a vypínaní zátěží v domě (praní, vaření…), snaží se ho potlačit, zrychlením náběhu výkonu na topnou spirálu. Pokud se spotřeba v domě dostane nad možnosti aktuální výroby, sjede s výkonem dolů tak, aby vodu neohříval ze sítě, ale pouze z přebytků. Rychlost reakcí regulátorů na změny lze nastavit parametry PID. Na videu je nastavení spíše pomalejší.
Systém : Solax X3 10kw – FV pole 2,5kWp – Baterie NE – přetoky do DS vypnuté na měniči
Video – Jak fungují ON/OFF (0/1) výstupy SolarXbox regulátor přetoku
On/OFF (0/1) výstupy spínané podle nabití baterie jsou nejjednodušší a často také plně postačující možností, jak z vaší elektrárny dostat více. Po dosažení vámi definovaného nabití baterie, řídící jednotka jednoduše sepne příslušný výstup.
Na videu vidíte, že baterie je nabitá na 65%. Pokud nastavíme výstup na těchto 65%, sepne a příslušná zásuvka je živá (pod napětím). Políčko status hlásí stav výstupu. Na této konkrétní verzi boxu jsou dvě zásuvky se spínáním ON/OFF a jedna s plynulou regulací.
Aby se výstup rozepnul, musí hodnota nabití baterie klesnout pod nastavenou úroveň, ke které se přičítá vypínací diference. V tomto případě je diference pro výstupy nastavena na 1%. Jak vidíte výstup rozepne až po dosažení rozdílu 2%. Tato diference je potřeba, protože hodnota nabití baterie, se po připojení větších zátěží, může skokově v rámci procent měnit. Diference tedy zabraňuje cyklickému spínání výstupů. Tovární nastavení diference je 1% a většinou není potřeba ji měnit. Na těchto výstupech pak mohou být připojená krom odporových zátěží například i čerpadla, klimatizace, nabíječky elektromobilů, apod.
Video – ukázka jemnosti regulace testem s žárovkou SolarXbox regulátor přetoku
Pro ilustraci plynulosti regulace přebytku jsme na výstup k topné spirále o výkonu 2,2 kW, připojili žárovku.