Routeur photovoltaïque – Modes de régulation
Routeur Multi Source
Version V9.03_RMS
Principe de régulation du routeur photovoltaïque
Avec les panneaux solaires, dans une installation en autoconsommation, il est fréquent d’avoir de la surproduction d’énergie dont on ne sait que faire et qui est envoyée sur le réseau public. Une solution pour ne pas gaspiller cet excédent est de l’envoyer à un chauffe-eau électrique, un chauffage, une pompe de piscine…
Par exemple, si vous avez une production photovoltaïque de 2500 W et 1300 W consommés dans la maison, il vous reste 1200 W de disponible pour un chauffe-eau. Le routeur permet de fournir les 1200 W au chauffe-eau et pas plus bien que normalement, il absorbe 2400 W. Le routeur agit comme une vanne régulatrice du débit. Il s’assure que zéro watt sont soutirés ou injectés avec le réseau public.
Modes de régulation
Le routeur propose 3 types de régulation pour transférer, à la charge, la puissance disponible. Cela consiste à laisser passer durant un pourcentage du temps le signal du secteur. Les courbes ci-dessous représentent uniquement la tension ou le courant en sortie du routeur vers la charge. En entrée de maison, la tension est sinusoïdale et le courant, la somme de tous les courants consommés, sinusoïdaux ou non.
Tension ou courant côté charge résistive (chauffe-eau, radiateur …)
La « Découpe de Sinus », est une méthode employée par exemple sur des gradateurs de lumière. L’ESP32 donne l’ordre au Triac de conduire quelques ms après le passage à zéro de la tension. Le Triac s’arrête de conduire au prochain passage par zéro, 20 ms plus tard. Cela permet d’ajuster finement et rapidement la puissance moyenne transmise . On lui reproche la génération de parasites sur la ligne d’alimentation de la charge. Voir le simulateur et la vidéo plus bas.
Cela n’est réalisable qu’avec un Triac et non un relais SSR.
Le mode « Multi-Sinus » consiste à envoyer des séries courtes de 1/2 sinusoïdes complètes du secteur. On évite ainsi les montées brutales de la tension et du courant. Cela s’apparente à un clignotement rapide. Les trames sont espacées de 200 à 300ms en général suivant le pourcentage d’ouverture souhaitée. La réactivité de régulation est plus faible en raison du temps de cycle et de mesure.
Cela est réalisable avec un Triac ou un relais SSR.
Le mode « Train de Sinus » consiste à envoyer toutes les secondes le nombre de 1/2 sinusoïdes correspondant à l’ouverture souhaitée. En réalité, on répète cela toutes les 990 ms et non 1000 ms afin de démarrer chaque nouvelle trame sur un signe opposé pour ne pas avoir de composante continue de la tension sur le long terme. La réactivité de régulation est lente en raison du temps de cycle (1s) et le filtrage/moyennage des mesures de puissance.
Cela est réalisable avec un Triac ou un relais SSR.
Sur un même ESP32 ou un groupe d’ESP32, on peut choisir le mode que l’on souhaite pour le Triac et les relais. Ils ont des fonctionnements indépendants.
Calcul de la Puissance Active
Rappelons la convention de signe. On consomme en entrée de maison quand U la tension et I le courant sont de même signe. On injecte de la puissance vers ENEDIS lorsque U et I sont de signe opposé.
En entrée de maison, la mesure de puissance ne se fait pas sur une période de 20 ms mais sur un temps beaucoup plus long pour moyenner et prendre en compte toute variation. Comme le précise Wikipedia, le Linky fait sa mesure de la puissance sur une durée de 1s. Il doit faire la moyenne sur probablement 10000 produits UxI pour bien échantillonner la forme d’onde de la tension U et surtout du courant I. Cette moyenne sur 10000 échantillons inclus des périodes de consommation (courant en phase avec la tension) et des périodes d’injection (courant en opposition de phase avec la tension). Il en résulte une moyenne qui peut être nulle si le routeur a bien fait son travail en mode découpe de sinus, multi-sinus ou train de sinus. L’alternance consommation / injection se passe en moins d’une seconde.
Le Linky fait la moyenne arithmétique et ne vous compte pas cela séparément en Wh consommé et Wh injecté. Vous pouvez constater sur le compteur, en période de régulation par le routeur, les Wh que vous payez ou perdez ne tournent pratiquement pas.
Sur certaines configurations, exemple UxIx2 et train de Sinus, vous aurez parfois un affichage simultané de Watt injectés et de Watt consommés. Cela vient du capteur de puissance qui mesure sur moins d’une seconde et sort des résultats séparés. Comme derrière, on lisse et moyenne, on a ce phénomène pas gênant, car on prend la différence Consommé – Injecté pour piloter le routeur.
Mode Synchrone ou Asynchrone au secteur
En présence d’un Gradateur/Triac qui fournit un signal Zc (Zéro Crossing de la tension) sur le GPIO23, le fonctionnement de l’ESP32 est parfaitement synchrone avec le secteur. Ainsi, on peut caler les instants d’ouverture et de fermeture dans le temps par rapport à la sinusoïde de la tension secteur. Dans le cas du triphasé, pour une charge monophasée, il faut que le relais soit sur la même phase que le Triac.
En l’absence de Triac, n’ayant pas de signal Zc, on utilise l’horloge interne de l’ESP32 pour générer une impulsion de synchronisation toutes les 10 ms, mais elle est asynchrone par rapport au secteur. L’ouverture et la fermeture des relais ne se fait pas nécessairement au bon moment, le passage par zéro de la tension. Cela peut amener légèrement plus d’échauffement des relais.
Avec les relais, on peut les commander également en On/Off classique suivant l’état de la consommation /injection en entrée de maison en définissant un seuil pour passer à On et un seuil pour passer à Off. Cela est utile pour les moteurs par exemple que l’on ne peut pas commander avec une tension variable.
Simulateur de Signal et Spectre
Ci-dessous un simulateur du signal envoyé au chauffe-eau ou chauffage suivant le mode de régulation et le pourcentage d’ouverture. Comme ces charges sont résistives, il représente aussi bien la tension que le courant en aval du routeur (U=R*I).
Une Transformée de Fourier donne la représentation spectrale de ce même signal. En mode « Découpe de Sinus », le spectre est composé de raies spectrales, multiples impaires du 50 Hz du secteur. En « Multi-Sinus » ou « Train de Sinus », l’énergie parasite générée se concentre plus dans les basses fréquences. Ce qui en limite le rayonnement.
Choisissez le mode et déplacez le curseur d’ouverture
Vidéo comparative des courants d’alimentation
Quelques objets classiques chez soi, et leur courant d’alimentation loin d’être sinusoïdal pour éviter la génération de parasites. On y retrouve beaucoup de similarités avec le routeur en mode « Découpe de Sinus » comme avec l’aspirateur de 2000W.
Exemple de Régulation en mode Train de Sinus
En mode « Train de Sinus » ou le cycle d’alimentation fait près d’une seconde, la mesure de puissance peut être faussée suivant l’instant de mesure dans le cycle de la seconde. Le logiciel de régulation doit alors moyenner sur une longue période afin d’avoir une bonne estimation de l’échange de puissance consommée / injectée et un résultat similaire au Linky, juge de paix servant à la facturation.
Régulation entre -6 et – 10mn faite par un système UxIx2 (JSY-MK-194T) alimentant un chauffe-eau en « Train de Sinus ». On remarque une mesure des Watt en rouge légèrement chahutée. Le JSY-MK-194T fait semble t’il sa mesure en moins d’une seconde, mais le logiciel du routeur moyenne légèrement pour ne pas introduire trop de retard.
En mode Multi-Sinus on est plus lisse.
Même période à celle ci-dessus avec la mesure de puissance moins chahutée avec un capteur UxI .
Même période à la première ou la régulation est faite par un système UxIx2. Le Linky a une courbe rouge plate à zéro entre -6 et – 10mn. Cela traduit bien que les Wh (facturés par le Linky) n’ont pas tourné.
Attention le Linky ne fournit pas les Watt directement, mais uniquement les Wh en nombre entier. Il faut faire un saut de 1 Wh pour voir la courbe rouge évoluer. En dessous, on ne voit pas les décimales.
Exemple de régulation en mode Multi-Sinus
Ici nous avons un ESP32 avec une mesure de puissance de type UxIx2 qui alimente un chauffe-eau avec la surproduction. Depuis 10mn, on fournit 600w environ au chauffe-eau. Énergie transférée = 600W * 10*60/3600 = 100 Wh
Durant la même période, le Linky qui sert à l’établissement de la facture est monté de 1 Wh. La régulation n’est jamais parfaite. Dans la maison, il y a des appareils dont la consommation varie et le routeur doit compenser.
Le bilan économique est ici très bon. 100Wh-1Wh = 99Wh = 0.025€ d’économiser en 10mn. Nous sommes en Février…
Puissance apparente négative?
On remarque que durant les phases de régulation, la puissance apparente est très importante et chahutée. C’est un comportement normal. Durant une demi-sinusoïde de 10 ms, on consomme et on injecte de la puissance pour avoir un bilan nul de puissance active. Cela se traduit par de la puissance apparente élevée. Il n’y a pas de somme algébrique signée, c’est une somme de carrés. Voir la vidéo sur les unités électriques https://youtu.be/xHhURisycmA . Il y a néanmoins un paradoxe. Une puissance apparente n’a pas de signe d’après sa définition mathématique. Elle est toujours positive : le résultat d’une somme de carrés pour la tension et le courant. Le Linky ou d’autre capteur de puissance lui donne le signe de la puissance active en Watt. C’est pour cela que vous la voyez osciller fortement en positif et négatif pour suivre le signe des Watt.
Sécurité
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Responsabilité
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Impressionnant !
Autant sur les différents modes de réalisation que les rendus graphiques sur les harmoniques, ou encore les tests avec différents appareils.
Maintenant, je vais devoir intégrer tout ça à ma version avec sortie triphasée…
Merci.
Bonjour André,
Impressionnant en effet. Je ne comprends pas tout cependant. Avez-vous une recommandation pour le choix de la régulation ? J’ai 2 ESP32 séparé : un coté Linky avec le triac, l’autre coté ballon avec le SSR. Faut-il choisir la même régulation des 2 cotés ?
Merci par avance.
Philippe
Avec le Triac , vous avez 3 modes disponibles. Avec le SSR, 2 modes. Vous n’êtes pas obligé de choisir le même. Chacun se différencie également par le temps de réponse.
Merci et bravo !
Bonsoir,
Désolé mais je ne trouve pas où télécharger la V8.
Merci de m’aider svp.
https://f1atb.fr/fr/routeur-photovoltaique-realisation-logicielle/
Merciiii.
Bonjour,
La version 7 me convient et fonctionne .Faut il passer sur la version 8 ?
Vous pouvez garder la V7.
Cdlt
Bonjour !
Incroyable ce site internet…
une véritable bible, j’apprend à chaque fois que je bifurque d’une page à une autre…
– J’ai vue que le systeme est modulable avec plusieurs Esp32, la communication par wifi d’un module à l’autre est assez rapide pour pouvoir réguler parfaitement le surplus ?
– concernant la régulation, est-elle aussi performante d’une façon à l’autre ? Sinon il paraît logique d’utiliser celle qui génère le moins de parasite possible…
Merci encore 1000 fois pour votre travail 🙏🏻
La communication WIFI est assez rapide pour réguler.
Avec le Train de Sinus, cela met un peu plus de temps, mais ce n’est pas grave. Chacun peut essayer et avoir son opinion.
Cdlt
Il y a une différence entre les différents mode de régulation au niveau de la consommation finale et donc de ce qui est facturé par le fournisseur d’électricité ?
Ou peut importe le mode choisi, seul le surplus sera envoyé et il n’y aura pas de consommation sur le réseau ?
Pas de différence entre les modes. Peut être qu’avec le train de sinus qui mettra plus de temps à réagir, il y aura une différence minime.
cdlt
Bonjour,
Bravo et merci pour tout ce travail !
Je compte me lancer dans cet équipement.
J’ai un installation de 8 PV , 3kw avec Metered S Envoy V. 7
Ballon Sauter 1800w régulation électronique.
Juste une petite précision concernant le système avec relais tout ou rien :
Si on ferme le relais avec une puissance « résiduelle’ solaire inférieure , le complément vient du réseau je suppose.
On doit donc à ce moment paramétrer le seuil de fermeture du relais.
Ais je bien compris ?
Je pense à ce montage pour éviter de modifier les connexions du ballon.
Encore merci.
Cordialement
Si j’ai bien compris, on envoie sur la résistance la puissance « Totale » qu’elle peut absorber (
Oui vous pouez mettre un relais en parallèle qui enverra la puissance totale. En partie photovoltaique, en partie réseau Enedis suivant le niveau du soleil.
cdlt
Bonjour André,
J’ai donc un ESP32 côté ballon (SSR) et un côté tableau (triac). En version 7, j’avais prévu une plage horaire en fin de nuit pour activer le relais si la température du ballon est inférieur à 55 deg (avec le triac ON bien sûr). Ainsi avoir le complément de chauffe pour les douches du matin.
En V8.0, ça ne marche plus: le relais ne passe plus sur ON. Y a t-il une modification de la programmation (lecture de la sonde par exemple) ? J’imagine que non mais ne vois pas ce que ça peut être sinon.
Cordialement
Je ne comprends pas. Je viens de faire l’essai pour m’en assurer. Avec le Triac comme avec un relais, le critère de température est bien pris en compte pour l’ouverture ou non.
Cdlt
Merci d’avoir vérifié.
Le relais ne s’active pas quelque soit l’option choisie pour la régulation du relais (ON/OFF, Multi-sinus…) si je suis en mode « vert », qu’une température mini soit indiquée ou pas (laissé à 0). Le relais fonctionne par contre en forçant la marche en mode « rouge »/ON.
Je constate des messages (c’est nouveau n’est-ce pas ?) dans la page « données brutes » de l’ESP coté ballon qui annoncent :
17/02/2024 09:44:06 : connection to client ESP_RMS failed : 192.168.68.114
17/02/2024 09:44:06 : connection to client ESP_RMS external failed (call from handleAjaxRMS)
17/02/2024 09:44:37 : connection to client ESP_RMS failed : 192.168.68.114
17/02/2024 09:45:37 : connection to client ESP_RMS failed : 192.168.68.114
Cet ESP reçoit pourtant bien des infos de l’ESP tableau puisque les graphes s’affichent ainsi que les données Linky.
Un lien avec mon problème ?
Je viens de comprendre : avec un relais, ne pas être en mode « vert » qui concerne le routage/triac, mais en mode « rouge » uniquement. Il me semble que dans la version précédente, j’étais en mode « vert » et que le mode « rouge » était du ON forcé uniquement. Je me trompe sans doute.
Reste ces erreurs qui apparaissent, sans impact sur le fonctionnement apparemment. Une idée ?
Si on utilise pas la température, il ne faut rien mettre et pas 0. Cela correspond à 0 degré.
Cdlt
Bonjour André,
J’ai mes deux ESP en version 7.03 si je fais la mise à jour en V 8.01 en OTA mes questions : Vais-je perdre tout mes paramètres WIFI, IP etc…? si oui le fait de récupérer la clé de la V7 et la coller dans la V8 me feront garder les paramètres ?
Cdlt
Bonjour Alain,
André précise quelque part que l’on perd les paramêtres en changeant de version (paramêtres Wifi, actions,…). Donc bien les noter avant de faire la mise à jour.
Cordialement.
Si vous changez de Version, valeure entière, les données précédentes sont écrasées et perdues. La mémoire est limitée, on a pas la souplesse d’une grosse machine.
Cdlt
Ok merci
Bonjour André.
Merci pour votre acharnement et votre super travail encore une fois et vous allez pouvoir fermer le clapet à certains de vos détracteurs maintenant ! Du coup je m’aperçois via votre simulateur qu’avec la version que j’ai actuellement sachant que le triac indique une ouverture qui se situe entre 30 et 40% , j’avais pas mal d’harmoniques et donc je devais générer pas mal de parasites.
Oui des parasites comme votre aspirateur, votre PC etc.. Les bonnes courbes de courant sinusoïdal, cela n’existe plus. Ceux qui ont la version UxI peuvent visualiser le courant à l’entrée de la maison, même sans routage, et s’apercevoir que ce n’est pas toujours jolie.
Cdlt
il me semble (à confirmer) qu’avec les nouveaux modes de régulation les résistances du cumulus chantent beaucoup moins.
Peut-être. Elles doivent plutôt faire un bruit de clignotement.
Cdlt
Avec les différentes lectures que j’ai fais concernant le routage, il me semble que la découpe de sinus n’est vraiment pas l’idéal en therme de pollution. En revanche quelle méthode choisir de préférence ? Le multi sinus ou le train de sinus ? N’étant pas spécialiste, pas évident de faire le choix entre l’un et l’autre surtout si le résultat » est le même «
J’aurai une préférence pour le Multi-Sinus qui doit être légèrement mieux pour la régulation.
Cdlt
Bonjour André,
Bravo pour cette évolution pour éviter l’utilisation du triac. En ce qui me concerne, je suis toujours en version UXI avec triac sur chauffe eau de 1600W il était de 2400 mais (la troisième résistance de 800W est HS); ça fonctionne très bien. Je ne sais pas évaluer si cette version triac génère beaucoup plus de perturbations EMC (la commutation d’un triac est moins rapide que les MOS) que les autres consommateurs de la maison qui sont par contre certifiés CE (toutes les alim à découpage, les variateurs de puissance de l’aspirateur, machine à laver, pompe de piscine…), mais c’est sans doute moins perturbateur d’utiliser le mode multi-sinus.
En ce qui concerne la synchronisation, en version UXI, on pourrait l’obtenir en détectant les passages à zéro par le transfo de 6V si ça apporte un plus…
Je crois que je vais conserver mon triac (en voyant les courbes U et I, ce n’est pas si pire que ça, le rayonnement reste à basse fréquence)
Et encore bravo pour ce superbe boulot !
Bonjour André,
Je pense qu’il y a un problème avec la version 8.01, en effet il ne reconnaît pas mon triac sur la deuxième carte Esp32 qui est configuré pour l’acquisition de des données en ESP32.
Cela fonctionne pourtant bien dans la version 7.03.
S’il voit le Triac en version 7 vous devez avoir :
Nombre d’interruptions en 15ms du Gradateur (signal Zc) : Filtrés/Brutes : 1/1 ou 1/2 ou 2/2 ou 2/3
Si vous avez 0, l’ESP32 ne reçoit pas les interruptions en provenance du Triac (signal Zc). C’est ce que dit clairement la version 8.
André
Super cela fonctionne, un fil de debranché et ça ne pardonne pas en V8.
J’ai fait un don hier pour ce super travail, ça vaux le bien.
Christophe
Bonjour André,
On est d’accord que avec cette nouvelle version, on peut choisir le montage que l’on utilise… UxI, sonde ampérimétrique, linky … etc …
La version 8 ne change rien pour les entrées. On peut choisir UxI, Linky etc…
Cdlt
bonjour
je suis passé de 4.00 a 8.01 , u*i*2 , dans le tableau des conso soutirée et injecté , j ai des valeur dans toutes les parties, pas tout le temps , en regulation , de l injecté et soutiré en meme temps puissance apparente et active , normal ? en4 .00 c etait soi l un ou l autre , pareil chez vous ?
merci
Lorsque vous êtes en Multi-Sinus ou Train de Sinus la durée de la séquence consommation/ injection est plus longue que la durée d’intégration du capteur de puissance. Ainsi il voit des consos et des injections.
Mais le Linky qui intègre sur une longue période voit Zéro. Regardez les Wh.
Cdlt
Je ne traite pas les Tuya pour l’instant.
Cdlt
Bonjour
Je n’ai pas compris ce commentaire de jmh : Bravo pour cette évolution pour éviter l’utilisation du triac.
En quoi la v8 évite l’utilisation du triac.? Est ce du au fait que le multi sinus fonctionne sur un relais ssr et donc qu’on peut utiliser le relais ssr à la place du triac pour réguler la puissance qui va au chauffe eau ?
J’ai une autre question qui n’a pas de rapport direct. Mais j’ai l’impression que la résistance du chauffe eau si elle fonctionne à 50% nécessite plus de 2h pour avoir l’équivalent d’1h à 100%. Je demande ça car j’ai 2 chauffe-eau et il semble préférable de laisser le premier au max ( donc toute la puissance routable ) et quand la température est atteinte mettre en marche le second . Plutôt que de laisser les 2 en marche et repartir la puissance Routable Qu’en pensez vous
Et merci encore pour votre travail
Oui avec la V8 on peut réguler la puissance avec un SSR comme avec le Triac en mode Multi-Sinus ou Train de Sinus.
Pour la durée de chauffe, ce n’est jamais linéaire. Il y a la résistance qui peut varier avec la température. Il y a les déperditions de température pendant que vous chauffez etc…
Cdlt
je suis en decoupe sinus ? esp32 externe ? peut trop lent ? probleme wifi 74/78dB ?
c etait un peu bizarre davoir l affichage de 2 puissances en meme temps
vous avez raison le systeme a lair de fonctionner linky/Wh
normal alors ?
bonjour
je suis passé de 4.00 a 8.01 , u*i*2 , dans le tableau des conso soutirée et injecté , j ai des valeur dans toutes les parties, pas tout le temps , en regulation , de l injecté et soutiré en meme temps puissance apparente et active , normal ? en4 .00 c etait soi l un ou l autre , pareil chez vous ?
merci
Bonjour André,
vous indiquez « Dans le cas du triphasé, il faut que les relais soient sur la même phase que le Triac. »
si on met un gradateur sur gpio23 pour avoir le vrai Zc et 3 relais pour chaque phase d’un cumulus tri, comment la phase peut-elle être commune ?
on peut piloter 3 phases arrivant au ballon ?
La phrase c’est pour les ballons monophasés montés sur un réseau triphasé.
Avec 3 relais et la version8 on fonctionne en asynchrone.
Cdlt
Merci ! Vous êtes Génial !
Bonjour, quand est il comme différence entre ma version V7.03 et V8.01 en utilisant les données de chez Enphase.
Est il intéressant de passer a la dernière version sachant que je ne régule que mon CE avec un triac ?
Vous pouvez garder la V7.
André
Ok merci pour la réponse. Mais que conseillez vous du coup pour le chauffe-eau. Un triac avec multi sinus ou un relais en multi sinus ?? Merci
C’est presque pareil. Le Triac vous permet d’être synchrone du secteur. C’est mieux pour les pertes et les parasites.
Cdlt
bonjour,
je suis en version 6.01 bilan des tests des 3 modes
-découpe sinus le CE bourdonne un peu plus que sans routeur
-multi-sinus CE silencieux mais la lampe de mon bureau scintille (les fils sont dans le mur pas loin du routeur)
-train de sinus le CE émet un bruit toute les secondes, j’ai peu de casser les résistances
j’attends que d’autres personnes testent
bonjour,
je suis en version 8.01 bilan des tests des 3 modes
-découpe sinus le CE bourdonne un peu plus que sans routeur
-multi-sinus CE silencieux mais la lampe de mon bureau scintille (les fils sont dans le mur pas loin du routeur)
-train de sinus le CE émet un bruit toute les secondes, j’ai peu de casser les résistances
j’attends que d’autres personnes testent
Privilegiez le Multi-Sinus si pas de bruit de clignotement au niveau de CE.
Bonsoir André, il y à quelques jours je vous faisais remonter un problème concernant le routeur en V8 avec un problème de connexion à la passerelle enphase.
J’ai finalement trouvé la solution à mon problème.
Enphase revient à la charge, ils veulent vraiment faire la guerre au scrapping de leurs données ( nos données accessoirement…). Après nous avoir ajouté un token de connexion, maintenant nous pouvons nous retrouver à avoir ce genre de message lors de la connexion à https://enlighten.enphaseenergy.com/ :
» {« message »: »Too many active sessions.. »} »
Je comprends donc que tant que mon token est actif, j’arriverai à récupérer les données, et au moment où il sera plus actif, je pourrais m’asseoir dessus. Compliqué le système américain…
bonsoir Mmk, je suis avec enphase également et rencontre le même phénomène que vous. Avez vous eu un retour de leurs part? Merci