基于GD32F2的光伏升压MPPT控制器

Paderboy

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

1. void ADC_Configuration(void)
   
2. {
   
3.     ADC_InitPara ADC_InitStructure;
   
4.          
   
5.     ADC_InitStructure.ADC_Mode_Scan = ENABLE;
   
6.     ADC_InitStructure.ADC_Mode_Continuous = ENABLE;
   
7.     ADC_InitStructure.ADC_Trig_External = ADC_EXTERNAL_TRIGGER_MODE_NONE;
   
8.     ADC_InitStructure.ADC_Data_Align = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
   
9.     ADC_InitStructure.ADC_Channel_Number = 5;
   
10.     ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);
    
11.     /* Configure ADC1 regular channel13 */
    
12.     ADC_RegularChannel_Config(ADC1, ADC_CHANNEL_10, 1, ADC_SAMPLETIME_55POINT5);
    
13.                 ADC_RegularChannel_Config(ADC1, ADC_CHANNEL_12, 2, ADC_SAMPLETIME_55POINT5);
    
14.     ADC_RegularChannel_Config(ADC1, ADC_CHANNEL_13, 3, ADC_SAMPLETIME_239POINT5);
    
15.     ADC_RegularChannel_Config(ADC1, ADC_CHANNEL_16, 4, ADC_SAMPLETIME_239POINT5);
    
16.     ADC_RegularChannel_Config(ADC1, ADC_CHANNEL_17, 5, ADC_SAMPLETIME_239POINT5);
    
17.     ADC_TempSensorVrefint_Enable(ENABLE);
    
18. 
    
19.     /* Enable ADC1 DMA */
    
20.     ADC_DMA_Enable(ADC1,ENABLE);
    
21.     /* Enable ADC1 */
    
22.     ADC_Enable(ADC1,ENABLE);
    
23.     ADC_Calibration(ADC1);
    
24.     /* Start ADC1 Software Conversion */
    
25.     ADC_SoftwareStartConv_Enable(ADC1,ENABLE);
    
26. }

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

1. void SPI1_Configuration(void)
   
2. {
   
3.     SPI_InitPara  SPI_InitStructure;
   
4.     SPI_InitStructure.SPI_TransType = SPI_TRANSTYPE_FULLDUPLEX;
   
5.     SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_MODE_MASTER;
   
6.     SPI_InitStructure.SPI_FrameFormat = SPI_FRAMEFORMAT_8BIT;
   
7.     SPI_InitStructure.SPI_SCKPL = SPI_SCKPL_HIGH;
   
8.     SPI_InitStructure.SPI_SCKPH = SPI_SCKPH_2EDGE;
   
9.     SPI_InitStructure.SPI_SWNSSEN = SPI_SWNSS_SOFT;
   
10.     SPI_InitStructure.SPI_PSC = SPI_PSC_4;
    
11.     SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
    
12.     SPI_InitStructure.SPI_CRCPOL = 10;
    
13. 
    
14.     SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
    
15.     SPI_Enable(SPI1, ENABLE);
    
16.                 SPIx_ReadWriteByte(0xff);
    
17. 
    
18. }

复制代码

TIMER2 PWM输出配置：配置PA1 PA2

1. void TIM_Configuration(void)
   
2. {
   
3.     /* -----------------------------------------------------------------------
   
4.     TIMER2 Configuration: generate 2 PWM signals with 2 different duty cycles:
   
5.     TIMER2CLK = SystemCoreClock / 8 = 9MHz
   
6.     TIMER2 frequency = 180/9M = 0.02ms
   
7. 
   
8.     ----------------------------------------------------------------------- */
   
9.     TIMER_BaseInitPara TIMER_TimeBaseStructure;
   
10.     TIMER_OCInitPara   TIMER_OCInitStructure;
    
11. 
    
12.     /* TIMER2 clock enable */
    
13.     RCC_APB1PeriphClock_Enable(RCC_APB1PERIPH_TIMER2,ENABLE);
    
14. 
    
15.     /* TIMER2  configuration */
    
16.     TIMER_DeInit(TIMER2);
    
17.     TIMER_TimeBaseStructure.TIMER_Prescaler     = 8-1;
    
18.     TIMER_TimeBaseStructure.TIMER_CounterMode   = TIMER_COUNTER_UP;
    
19.     TIMER_TimeBaseStructure.TIMER_Period        = 180-1;
    
20.     TIMER_TimeBaseStructure.TIMER_ClockDivision = TIMER_CDIV_DIV1;
    
21.     TIMER_BaseInit(TIMER2,&TIMER_TimeBaseStructure);
    
22. 
    
23.     /* CH2,CH3 and CH4 Configuration in PWM mode */
    
24.     TIMER_OCInitStructure.TIMER_OCMode      = TIMER_OC_MODE_PWM1;
    
25.     TIMER_OCInitStructure.TIMER_OCPolarity  = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;
    
26.     TIMER_OCInitStructure.TIMER_OutputState = TIMER_OUTPUT_STATE_ENABLE;
    
27.     TIMER_OCInitStructure.TIMER_OCIdleState = TIMER_OC_IDLE_STATE_RESET;
    
28. 
    
29.     TIMER_OCInitStructure.TIMER_Pulse = 0;
    
30.     TIMER_OC2_Init(TIMER2, &TIMER_OCInitStructure);
    
31.     TIMER_OC2_Preload(TIMER2,TIMER_OC_PRELOAD_DISABLE);
    
32. 
    
33.     TIMER_OCInitStructure.TIMER_Pulse = 0;
    
34.     TIMER_OC3_Init(TIMER2, &TIMER_OCInitStructure);
    
35.     TIMER_OC3_Preload(TIMER2,TIMER_OC_PRELOAD_DISABLE);
    
36. 
    
37.     /* Auto-reload preload enable */
    
38.     TIMER_CARLPreloadConfig(TIMER2,ENABLE);
    
39.     /* TIMER enable counter*/
    
40.     TIMER_Enable( TIMER2, ENABLE );
    
41. }

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FMC 存储数据函数：

1. void FMC_savedate(void)
   
2. {
   
3.           uint8_t p=0,n=0,flashflag[3]={0};
   
4.     if(flashdate==1)
   
5.                 {
   
6.                 if(ReadData[0]>=PVMIN&&ReadData[0]<=PVMAX){backupData[0]=ReadData[0];flashflag[0]=1;}else{/*printf("PV SETTING ERROR\n\r");*/}
   
7.                 if(ReadData[1]>=BATMIN&&ReadData[1]<=BATMAX){backupData[1]=ReadData[1];flashflag[1]=1;}else{/*printf("BAT SETTING ERROR\n\r");*/}
   
8.                 if(ReadData[2]>=FANMIN&&ReadData[2]<=FANMAX){backupData[2]=ReadData[2];flashflag[2]=1;}else{/*printf("FAN TEMP SETTING ERROR\n\r");*/}        
   
9.     for(p=0;p<Savenumber;p++){ReadData[p]=0;}                        
   
10.                 if(flashflag[0]==1&&flashflag[1]==1&&flashflag[2]==1)
    
11.                 {        
    
12.     FMC_Unlock();
    
13.    
    
14.     /* Define the number of page to be erased */
    
15.     NbrOfPage = (BANK1_WRITE_END_ADDR - BANK1_WRITE_START_ADDR) / FMC_PAGE_SIZE;
    
16.    
    
17.     /* Clear All pending flags */
    
18.     FMC_ClearBitState(FMC_FLAG_EOP | FMC_FLAG_WERR | FMC_FLAG_PERR );
    
19.    
    
20.     /* Erase the FLASH pages */
    
21.     for(EraseCounter = 0; EraseCounter < NbrOfPage; EraseCounter++)
    
22.     {
    
23.         FMCStatus = FMC_ErasePage(BANK1_WRITE_START_ADDR + (FMC_PAGE_SIZE * EraseCounter));
    
24.         FMC_ClearBitState(FMC_FLAG_EOP | FMC_FLAG_WERR | FMC_FLAG_PERR );
    
25.     }  
    
26.     FMC_Lock();
    
27.                
    
28.     /* Unlock the Flash Bank1 Program Erase controller */
    
29.     FMC_Unlock();
    
30.    
    
31.     /* Define the number of page to be erased */
    
32.     NbrOfPage = (BANK1_WRITE_END_ADDR - BANK1_WRITE_START_ADDR) / FMC_PAGE_SIZE;
    
33.    
    
34.     /* Clear All pending flags */
    
35.     FMC_ClearBitState(FMC_FLAG_EOP | FMC_FLAG_WERR | FMC_FLAG_PERR );   
    
36.         
    
37.     /* Program Flash Bank1 */
    
38.                 Address = BANK1_WRITE_START_ADDR;
    
39.                 for(save=0;save<Savenumber;save++)
    
40.                 {        
    
41.     FMCStatus = FMC_ProgramWord(Address, backupData[save]);
    
42.                 FMC_ClearBitState(FMC_FLAG_EOP | FMC_FLAG_WERR | FMC_FLAG_PERR );
    
43.                 Address+=4;
    
44.                 }
    
45.     FMC_Lock();
    
46. 
    
47.                 for(n=0;n<3;n++){flashflag[n]=0;}
    
48.                 reset=1;
    
49.          }
    
50.                 flashdate=0;
    
51.          
    
52.         }
    
53. 
    
54. }

复制代码

串口DMA+IDLE中断接收数据

1. void USART1_IRQHandler(void)
   
2. {
   
3.           uint32_t tmp_flag = 0;
   
4.           uint32_t temp;
   
5.           tmp_flag=USART_GetIntBitState(USART1, USART_INT_IDLEF);
   
6.     if(tmp_flag!= RESET)
   
7.     {
   
8.                 DMA_Enable(DMA1_CHANNEL5, DISABLE);
   
9.                                         temp = USART1->STR;
   
10.           temp = USART1->DR;
    
11.                                         temp= DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_CHANNEL5);;
    
12.                                         Length=BufferSize-temp;
    
13.                             flag=1;
    
14.                                         DMA1_CHANNEL5->RCNT=BufferSize;
    
15.                             DMA_Enable(DMA1_CHANNEL5,ENABLE);
    
16.                          }  
    
17.     __nop();  
    
18. }

复制代码

GD32F207ZE_BOOST_MPPT.rar (17.69 KB, 下载次数: 73)

2016-1-25 20:28 上传

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netlhx

32个赞，太好了！

Paderboy

netlhx 发表于 2016-1-25 20:55
32个赞，太好了！

多谢N神的鼓励啊。。。。。一定继续努力学习。。。。

酱哒哒

唉，不置可否

小菜儿

不错不错！！！

糖悦之果飞

亲，可以将内容一并发到经验频道，这是一个很好的系列，很有机会获得每月之星的呢http://jingyan.eeboard.com/