基于GD32F2的光伏升压MPPT控制器

Paderboy

本帖最后由 Paderboy 于 2016-1-25 20:34 编辑

一、方案名称：

基于GD32F207ZE的光伏升压MPPT控制器

二、方案介绍：

此方案是采用GD32F207ZE作为主控制器的太阳能光伏充电控制器，可对以下主要的类型电池组实现充电管理：(铅酸电池组，普通锂电池组，铁锂电池组….等等)并且使用LCD显示光伏板电压，电池组电压和控制器温度（因为年末时间比较少，就简化了控制器的附加高级功能。（例如：可以再添加电流传感器，实现功率可控-发电电量累计和手机APP查看和设置参数。以及通过wifi实时上传物联网平台。。））有喜欢的利用本方案自己再添加高级功能。。。本控制器使用串口输入设置参数，为了后期可以使用蓝牙模块配合APP预留的功能，本控制器具有电池过压保护，控制器过温保护功能，夜间防逆流功能，

具有最大化利用光伏发电板，使其输出最大功率状态给电池组充电，实现绿色能源最大使用效益。。

三、方案结构框图：

四、设计应用描述及心得总结：

1. 使用的GD32F207资源配置：配置DMAIDLE方式接收串口数据，配置5个DMAADC通道获取数据，配置TIMER2 2个通道PWM输出控制，配置SPI1显示数据，配置内部FLASH作为设置参数的掉电存储

2. 使用SPI1驱动LCD引脚配置：PA5-SCL,PA7-SI,PA4-RES,PD0-RSX,PD1-CSX

3. 控制器供电使用了LM2596HVS降压12v给MOS驱动IR2110s供电以及（通过5v降压和3.3vLDO降压）提供单片机的供电。。最高支持60vDC输入（也可以使用XL7015替换，支持最高80VDC输入）

4. 不得不说，第一次使用GD32F系列的单片机，对GD32的库(使用非常方便，提供的历程也很多。有时间还是要继续再深入的学习)和STM32库的兼容性非常不错。可以节省很多的时间再去重新学习GD32的库使用函数了，再次感谢爱板网的活动和GD的开发板。。。

五、作品实物图+视频：

串口调试截图：

这个是小功率光伏板：

这个板子的功率非常小。。。电流只有180ma最大了。。。。。

移到楼下：换50w的光伏板

测试输入电压空载21v，输出23v电流：1.8a =41.4w的功率。。今天天气特别的好

视频里测试过程按了重启，为了方便观察mppt最大功率点的快速定位。。。

六、方案代码：

ADC DMA 配置：PC0 PC2 PC3 内部温度传感器和内部Vrefint

void ADC_Configuration(void)
{
ADC_InitPara ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_Mode_Scan = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_Mode_Continuous = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_Trig_External = ADC_EXTERNAL_TRIGGER_MODE_NONE;
ADC_InitStructure.ADC_Data_Align = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
ADC_InitStructure.ADC_Channel_Number = 5;
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
/* Configure ADC1 regular channel13 */
ADC_RegularChannel_Config(ADC1, ADC_CHANNEL_10, 1, ADC_SAMPLETIME_55POINT5);
ADC_RegularChannel_Config(ADC1, ADC_CHANNEL_12, 2, ADC_SAMPLETIME_55POINT5);
ADC_RegularChannel_Config(ADC1, ADC_CHANNEL_13, 3, ADC_SAMPLETIME_239POINT5);
ADC_RegularChannel_Config(ADC1, ADC_CHANNEL_16, 4, ADC_SAMPLETIME_239POINT5);
ADC_RegularChannel_Config(ADC1, ADC_CHANNEL_17, 5, ADC_SAMPLETIME_239POINT5);
ADC_TempSensorVrefint_Enable(ENABLE);
/* Enable ADC1 DMA */
ADC_DMA_Enable(ADC1,ENABLE);
/* Enable ADC1 */
ADC_Enable(ADC1,ENABLE);
ADC_Calibration(ADC1);
/* Start ADC1 Software Conversion */
ADC_SoftwareStartConv_Enable(ADC1,ENABLE);
}

复制代码

SPI 配置： PA4 PA5 PA6 PA7 D0 D1 驱动ST7858 LCD

void SPI1_Configuration(void)
{
SPI_InitPara SPI_InitStructure;
SPI_InitStructure.SPI_TransType = SPI_TRANSTYPE_FULLDUPLEX;
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_MODE_MASTER;
SPI_InitStructure.SPI_FrameFormat = SPI_FRAMEFORMAT_8BIT;
SPI_InitStructure.SPI_SCKPL = SPI_SCKPL_HIGH;
SPI_InitStructure.SPI_SCKPH = SPI_SCKPH_2EDGE;
SPI_InitStructure.SPI_SWNSSEN = SPI_SWNSS_SOFT;
SPI_InitStructure.SPI_PSC = SPI_PSC_4;
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
SPI_InitStructure.SPI_CRCPOL = 10;
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
SPI_Enable(SPI1, ENABLE);
SPIx_ReadWriteByte(0xff);
}

复制代码

TIMER2 PWM输出配置：配置PA1 PA2

void TIM_Configuration(void)
{
/* -----------------------------------------------------------------------
TIMER2 Configuration: generate 2 PWM signals with 2 different duty cycles:
TIMER2CLK = SystemCoreClock / 8 = 9MHz
TIMER2 frequency = 180/9M = 0.02ms
----------------------------------------------------------------------- */
TIMER_BaseInitPara TIMER_TimeBaseStructure;
TIMER_OCInitPara TIMER_OCInitStructure;
/* TIMER2 clock enable */
RCC_APB1PeriphClock_Enable(RCC_APB1PERIPH_TIMER2,ENABLE);
/* TIMER2 configuration */
TIMER_DeInit(TIMER2);
TIMER_TimeBaseStructure.TIMER_Prescaler = 8-1;
TIMER_TimeBaseStructure.TIMER_CounterMode = TIMER_COUNTER_UP;
TIMER_TimeBaseStructure.TIMER_Period = 180-1;
TIMER_TimeBaseStructure.TIMER_ClockDivision = TIMER_CDIV_DIV1;
TIMER_BaseInit(TIMER2,&TIMER_TimeBaseStructure);
/* CH2,CH3 and CH4 Configuration in PWM mode */
TIMER_OCInitStructure.TIMER_OCMode = TIMER_OC_MODE_PWM1;
TIMER_OCInitStructure.TIMER_OCPolarity = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;
TIMER_OCInitStructure.TIMER_OutputState = TIMER_OUTPUT_STATE_ENABLE;
TIMER_OCInitStructure.TIMER_OCIdleState = TIMER_OC_IDLE_STATE_RESET;
TIMER_OCInitStructure.TIMER_Pulse = 0;
TIMER_OC2_Init(TIMER2, &TIMER_OCInitStructure);
TIMER_OC2_Preload(TIMER2,TIMER_OC_PRELOAD_DISABLE);
TIMER_OCInitStructure.TIMER_Pulse = 0;
TIMER_OC3_Init(TIMER2, &TIMER_OCInitStructure);
TIMER_OC3_Preload(TIMER2,TIMER_OC_PRELOAD_DISABLE);
/* Auto-reload preload enable */
TIMER_CARLPreloadConfig(TIMER2,ENABLE);
/* TIMER enable counter*/
TIMER_Enable( TIMER2, ENABLE );
}

复制代码

FMC 存储数据函数：

void FMC_savedate(void)
{
uint8_t p=0,n=0,flashflag[3]={0};
if(flashdate==1)
{
if(ReadData[0]>=PVMIN&&ReadData[0]<=PVMAX){backupData[0]=ReadData[0];flashflag[0]=1;}else{/*printf("PV SETTING ERROR\n\r");*/}
if(ReadData[1]>=BATMIN&&ReadData[1]<=BATMAX){backupData[1]=ReadData[1];flashflag[1]=1;}else{/*printf("BAT SETTING ERROR\n\r");*/}
if(ReadData[2]>=FANMIN&&ReadData[2]<=FANMAX){backupData[2]=ReadData[2];flashflag[2]=1;}else{/*printf("FAN TEMP SETTING ERROR\n\r");*/}
for(p=0;p<Savenumber;p++){ReadData[p]=0;}
if(flashflag[0]==1&&flashflag[1]==1&&flashflag[2]==1)
{
FMC_Unlock();
/* Define the number of page to be erased */
NbrOfPage = (BANK1_WRITE_END_ADDR - BANK1_WRITE_START_ADDR) / FMC_PAGE_SIZE;
/* Clear All pending flags */
FMC_ClearBitState(FMC_FLAG_EOP | FMC_FLAG_WERR | FMC_FLAG_PERR );
/* Erase the FLASH pages */
for(EraseCounter = 0; EraseCounter < NbrOfPage; EraseCounter++)
{
FMCStatus = FMC_ErasePage(BANK1_WRITE_START_ADDR + (FMC_PAGE_SIZE * EraseCounter));
FMC_ClearBitState(FMC_FLAG_EOP | FMC_FLAG_WERR | FMC_FLAG_PERR );
}
FMC_Lock();
/* Unlock the Flash Bank1 Program Erase controller */
FMC_Unlock();
/* Define the number of page to be erased */
NbrOfPage = (BANK1_WRITE_END_ADDR - BANK1_WRITE_START_ADDR) / FMC_PAGE_SIZE;
/* Clear All pending flags */
FMC_ClearBitState(FMC_FLAG_EOP | FMC_FLAG_WERR | FMC_FLAG_PERR );
/* Program Flash Bank1 */
Address = BANK1_WRITE_START_ADDR;
for(save=0;save<Savenumber;save++)
{
FMCStatus = FMC_ProgramWord(Address, backupData[save]);
FMC_ClearBitState(FMC_FLAG_EOP | FMC_FLAG_WERR | FMC_FLAG_PERR );
Address+=4;
}
FMC_Lock();
for(n=0;n<3;n++){flashflag[n]=0;}
reset=1;
}
flashdate=0;
}
}