12 KiB
ESP32 MPPT
介绍
基于esp32-wroom-32的MPPT同步整流充电系统
此项目基于https://www.instructables.com/DIY-1kW-MPPT-Solar-Charge-Controller/
PCB工程修改自Gggggg的立创版本 esp32 mppt - 嘉立创EDA开源硬件平台 https://oshwhub.com/gggggg/esp32-1kw-mppt_copy
本项目立创EDA工程文件 Schematic PCB files
HW5.0：https://oshwhub.com/muyan2020/wei-yan-zheng-esp32-guang-fu-pv-mppt-ina226
HW6.0：https://oshwhub.com/muyan2020/wei-yan-zheng-esp32-guang-fu-pv-mppt-ina226_copy_copy_copy_copy_copy
【降压同步整流版本HW5.01】
HW5.01的程序使用 https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/tree/master/ARDUINO_MPPT_FIRMWARE_V2.1
本项目修改为2颗INA226方案，输入和输出的电压电流都能监测到
高端检测 电压不要超过36V，否则可能损坏ina226
低端检测 已验证，耐压没问题，不过输入端电流会包含esp32等内部耗电，程序部分需要自行修改 2_Read_Sensors.ino ，将
CSI_converted = ina1.readShuntCurrent();
修改为
CSI_converted = -ina1.readShuntCurrent();
【升压/降压同步整流版本HW6.01】
TFT屏幕：1.8寸TFT LCD SPI TFT彩屏st7735驱动128x160
在降压版本的基础上，升压需要通过更换输入输出，外部开关来进行模式切换（ 6.11取消开关，改为菜单设置 ）
为了避免意外发生，请仔细检查接入及切换开关位置！！！
使用时将主板上的升降压开关切换至降压模式，在对应的端子上接入输入电源，开机
HW6.01的程序使用 https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/tree/master/esp32_buck_boost/firmware
此版本提供bin直接烧录，如果是第一次烧写使用非OTA固件，之后升级可使用OTA固件直接web升级
1、 按图中打钩项选择，然后先按住boot，再按RESET，然后再全部松掉，进入download模式（可以通过串口助手看到进入烧录模式的提示）
flash_download_tool工具（下载地址：https://www.espressif.com/zh-hans/support/download/other-tools ），选择esp32进行烧写
建议先烧录https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/tree/master/esp32_buck_boost/firmware/i2cdetect.bin，I2C检测程序，检查INA226的地址是否正确 正常的TI INA226地址为0X40和0X41，有个别版本（替代）地址从0x44开始
2、 烧写完成后，通过串口调试助手之类的串口工具https://docs.ai-thinker.com/_media/tools/aithinker_serial_tool_v1.2.3.7z
对输入输出电压进行查看校准，每次校准都会重启系统，以新参数运行
查看校准参数 CHKVD
校准输入电压 示例：INVD19.22
用万用表测量实际输入电压，例如为19.22
在串口发送界面输入：INVD19.22
校准输出电压 示例：OUTVD16.22
用万用表测量实际输出电压，例如为16.22
在串口发送界面输入：OUTVD16.22
输入采样电阻设置 示例 RNFA0.002
在串口发送界面输入：RNFA0.002
输出采样电阻设置 示例 RNFB0.002
在串口发送界面输入：RNFB0.002
3、 配网及blinker设置
第一次配置，通过设置界面，找到配网菜单，点击配网，会自动开启"ESP32_MPPT"的热点
使用手机wifi或电脑的wifi进行连接
手机端会自动跳转访问设置页，电脑端找一下网关地址，浏览器访问网关地址即可进行设置
如果已经配置过网络，则通过esp32的客户端地址访问
4、 脱离串口的OTA固件升级，使用OTA对应的bin升级会保留设置数据，（请仔细检查固件对应的硬件版本进行升级，如果升级失败只能通过串口重新烧录）
OTA功能必须配网完成才能使用，可以通过浏览器访问 http://ESP32_MPPT.local 或访问对应的客户端IP
OTA的账号：admin，密码：ESPmppt
5、 深度休眠时间设置：
默认为19点至5点间esp32进入超低功耗的深度休眠 20221013
如果设置了输出控制，则深度休眠失效，以输出控制设定为优先
————————————————————————————————————————————————————————
主界面说明 ： 充电模式/电源模式的外框绿色表示开启了mppt，红色为cccv
buck/boost的外框绿色表示 pwm使能开启，红色为关闭
输入信息的外框绿色表示输入防逆流关闭，红色表示防逆流开启
wifi图标绿色表示wifi已连接，wifi图标下方为转换效率，右侧为电量百分比
Fan图标紫色表示风扇未开启，开启后为绿色数字显示风扇转速比，风扇状态右侧为温度显示
右下角为电压设置和电流设置，长按开启，开启后单击切换位数，双击切换电压或电流
左下角绿色ok为正常运行，红色为错误状态信息
最底下为当前开机输出电量
升压展示
升压效率
软件架构
基于ESP32的MPPT充电系统
远程采集使用blinker，界面在程序目录中，复制到blinker的界面配置即可
https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/tree/master/esp32_buck_boost/firmware
安装教程
5.0版本代码基于原作者代码修改了ina226的读取和部分算法优化，大部分参数设置都需要手动修改，如果有能力自行改进，则可使用此版本
以下为需要修改的部分
修改ARDUINO_MPPT_FIRMWARE_V2.1.ino文件中的 wifi配置信息及blinkerid
Liquid Crystal I2C LCD Library (By: Robojax) 这个库不能用
使用LiquidCrystal_I2C By:Frank de Brabander的版本
INA226的库名是： INA226Lib
/*
INA226 Bi-directional Current/Power Monitor. Simple Example.
Read more: http://www.jarzebski.pl/arduino/czujniki-i-sensory/cyfrowy-czujnik-pradu-mocy-ina226.html
GIT: https://github.com/jarzebski/Arduino-INA226
Web: http://www.jarzebski.pl
(c) 2014 by Korneliusz Jarzebski
*/
其他需要修改的参数请自行阅读代码
已知问题
PSU无法限流
使用说明
各版本looptime比较
INA226版本，开启串口信息输出的情况下运行耗时为6.2ms，关闭之后运行耗时在4.0ms
ads1015版本，运行耗时34ms左右
ads1115版本，运行耗时100ms左右
更新说明
20220706
修改充电算法中predictivePWM() 算法 ，解决压差小于6V时，输出电压大于电池电压的问题
20220902
升/降压版本：
增加WEB配网，同时设置Blinker ID
OTA webupdate
校准输入电压 INVD19.22
校准输出电压 OUTVD16.22
查看校准参数 CHKVD
修正首次烧录数据错乱问题
20220904
new UI
20220924
采用多点采样快速查找最大功率点 修复wifi自动重连逻辑
20221013
修改 blinker ui，去除累计费用，更新为当天电量及累计电量
20221015
修改波特率为576000，本文档增加采样电阻设置
20221016
增加动态风扇开关，可以使用默认的温控开关风扇模式，也可以使用2线风扇温控转速控制
20221118
增加BNC状态下，电池保护激活，每30秒尝试激活一次
esp32_buck_boost_V3.5.10版本关闭多点检测
20221216
增加
wifi自动连接限定100次，之后每半小时重试
修正
boost算法调整，工作最低电压为4v
BNC状态下电池激活问题
休眠设置禁用无效问题
buck模式在某些条件下无法限流问题
20221219
新增
Web界面数据信息
通过浏览器访问 http://ESP32_MPPT.local:88 或访问对应的客户端IP http://客户端IP:88
修正
buck模式下限压限流问题及mppt等相关算法调整
20230109
HW：6.11
修改LDO 3.3v 为 DC-DC 3.3v
V6.11去除升降压手动开关，将IO17作为输出控制的IO,开启为低电平，关闭为高电平
V6.02使用时只需将升降压开关的3个引脚引出即可
FW：3.5.41 增加外部输出控制功能
设置页首页双击，可开关输出
电池输出控制基于设定的最低电压，电池电压大于最低电压，输出控制为1、2、3（常开），则深度休眠失效：
1、自动控制：无输入则自动开启输出
2、时间控制：以深度休眠时间作为开启时间
3、手动开关
20230113
FW:3.5.42
增加动态图表，修正web界面无法显示的问题
FW:3.5.43
增加输出控制电平设定，可通过菜单设定需要高电平开启还是低电平开启，实际使用根据自己的控制板进行选择
20230129
V3.5.44 更正温度读取bug
20230201
FW:3.5.50
更新blinker ui 控制输出及模式切换
https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/blob/master/esp32_buck_boost/firmware/blinker_UI_3.5.50.txt
blinker app界面的操作不会存储，重启之后会重置
修正输出控制
20230205
FW:3.5.60
修正INA226采样平均值修改过高问题导致采样值不准确
修正PSU模式算法
20230321
FW: V3.5.63
根据HW6.3版本输入逆流值的问题，调整输入逆流阈值-0.05
增加点灯APP控制ESP32重启
20230322
FW: V3.5.64
增加ESP32重启原因显示，可从串口获得及web页面显示
ESP_RST_POWERON: //上电复位
ESP_RST_SW: //软件复位
ESP_RST_PANIC: //系统崩溃
ESP_RST_INT_WDT: //内部看门狗复位
ESP_RST_TASK_WDT: //任务看门狗复位
ESP_RST_WDT: //硬件看门狗复位
ESP_RST_DEEPSLEEP: //从深度睡眠唤醒
ESP_RST_BROWNOUT: //电源稳压器低电压复位
ESP_RST_SDIO: //SDIO 复位
UNKNOWN //未知
20230326
FW: V3.5.66
修正开启输出低电平时未输出低电平的问题
修改输出控制逻辑，除使用时间控制时，休眠失效，其他控制模式都会继续使用深度休眠功能，也就是例如：使用常开模式，未进入休眠模式，则输出保持常开，当进入休眠，则关闭输出（此处，如果设定低电平开启，则在休眠状态会输出高电平，但是电平电压为1.6v左右）
参与贡献
高冧 gggggg - 嘉立创EDA开源硬件平台 https://oshwhub.com/gggggg
龙卷风
小一科技 - 嘉立创EDA开源硬件平台 https://oshwhub.com/adasdasdasd
启凡科创 - 嘉立创EDA开源硬件平台 https://oshwhub.com/dhx233