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基于STM32的MPPT光伏控制器设计

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来源：《无线互联科技》2024年第03期

摘要：文章设计了一种光伏控制器，采用STM32F103RBT6单片机作为控制单元，采用降

压式Buck变换电路作为控制主电路。控制器通过采集光伏板的输出电压和电流，计算输出功

率，通过扰动观察算法保持充电功率的最大值，实现了最大功率点跟踪技术（MaximumPower

PointTracking，MPPT），提高光伏转换效率。文章加入温度检测，实现温度补偿，动态调整

控制程序充放电阈值，防止蓄电池过充过放，提高蓄电池利用率。

关键词：光伏；MPPT；控制器；STM32

中图分类号：TM615;TP273文献标志码：A

引言0

太阳能是绿色、可再生能源。光伏发电有着资源丰富、发电过程清洁低碳、便于布局、建

设快捷等优势。光伏发电系统主要包含光伏电池板、蓄电池、光伏控制器、交流逆变器、逐日

跟踪控制系统等设备。光伏控制器是该系统的重要枢纽，有效控制蓄电池的充电和放电过程，

其控制策略的优劣直接影响蓄电池的使用寿命和发电系统的效率。

系统功能介绍1

MPPT光伏控制器由核心板、DC-DCBuck转换电路［1］、液晶屏、按键、温度传感器等

组成。控制器采用意法半导体的嵌入式处理器STM32F103RBT6作为核心板控制单元。核心板

采集光伏发电板的电压电流、蓄电池的电压等，经数据分析，调节DC-DCBuck电路的脉宽，

实现光伏发电板的最大功率。核心板采集DS18B20温度传感器的温度输出信号，实现温度补

偿功能。控制器采用外部按键设计，支持用户参数配置，包含电池额定电压选择、电池类型选

择、充放电阈值设置等。控制器采用液晶屏设计，支持运行参数的显示，包含充电电流、电池

电压、温度数据等。系统总体设计框如图1所示。

电路设计2

电2.1源电路设计

光伏控制器的供电来自VCC12+蓄电池。根据系统各部件供电要求，控制器设计DC-DC

降压电路产生5V、3.3V电压，设计升压电路产生18V电压。控制器采用XL1509-5.0芯片設

计12VDC转5V降压电路，如图2所示。控制器采用AMS1117-3.3芯片设计5VDC转3.3V

降压电路。采用MC34063芯片设计12VDC转18V升压电路，如图3所示。

核心板2.2

控制器采用STM32F103RBT6作为核心单元。处理器的引脚分配如下：设计KEY1、

KEY2识别外部按键，设计24C256_SDA、24C256_SCL作为FM24C256存储器的通信I2C接

口，设计SWDIO、SWCLK作为STM32的SWD调试口，设计D1、D2控制IR2104的脉宽调

制（PluseWidthModulation，PWM）和使能，设计RXD3、TXD3作为程序固件升级，设计

18B20_DQ采集外部温度，设计A0、A1采集太阳能板的电压电流，设计A2采集电池电压，

设计DB0-DB7作为液晶屏的数据连接，设计RS、RW、E分别实现液晶屏的数据/命令、读

写、使能控制信号。处理器引脚分配如图4所示。

太阳2.3能板输出电压和电流检测

控制器采用ACS712电流传感器检测光伏板的输出电流，将检测的直流转换成比例的电

压。IP+和IP-是该控制器的接线端子，电流从IP+流向IP-。VIOUT为电流传感器的电压输出

（标记A1）。利用电阻R10和R13实现Vp的分压（标记A0），分别送入STM32的ADC采

样，进而获取光伏板的输出电流和电压。太阳能板电压电流检测如图5所示。

2.4DC-DC半桥BUCK电路设计和蓄电池电压检测

DC-DC半桥BUCK电路采用IR2104芯片进行驱动控制，根据PMW调整MOS的导通和

关闭，实现对电池的充电管理。STM32的控制信号D1接入IR2104的IN，实现PWM控制。

STM32另一个控制信