一、项目背景与意义

随着太阳能光伏技术的不断发展，光伏充电控制器在太阳能发电系统中的应用越来越广泛。最大功率点跟踪（MPPT）技术能够有效提高太阳能电池板的发电效率，确保太阳能电池板始终工作在最大功率点附近。本项目基于ESP32微控制器，结合INA226电流/功率监测芯片，设计一款光伏MPPT降压同步整流充电控制器，旨在实现高效、稳定的太阳能电池板充电控制，同时通过INA226实现对输入输出电压电流的精确监测，为太阳能光伏发电系统的优化运行提供数据支持。

二、项目目标

1. 设计并实现一款基于ESP32的光伏MPPT降压同步整流充电控制器，支持降压模式运行，能够将太阳能电池板的高电压输入转换为适合电池充电的低电压输出。

2. 采用INA226芯片实现对输入输出电压、电流的精确监测，监测精度达到16位/12位，确保充电过程的精确控制和数据的准确采集。

3. 实现自动电流传感器校准功能，提高系统长期运行的稳定性。

4. 增加OTA升级功能，方便用户远程更新控制器的固件，提升用户体验。

5. 修改并优化用户界面，将原有的Blynk界面改为Blinker界面，使其更适合本项目的需求。

6. 解决电池电压低于系统最小输入电压时无法充电的问题，完善充电控制逻辑。

三、项目研究内容

1. 硬件设计

- 基于ESP32设计MPPT降压同步整流电路，包括主控芯片的选型与外围电路设计，确保电路能够稳定运行并实现降压功能。

- 集成INA226芯片，设计电压电流监测电路，完成INA226与ESP32的接口连接，实现对输入输出电压电流的实时监测。

- 优化电源电路设计，去掉原有的USB-TTL部分电路，改为直接TTL接口，去除一个DC-DC 3.3V电路，使用LDO将5V转为3.3V，为系统提供稳定的电源。

- 设计LCD显示电路，将LCD供电改为5V，实现充电状态、电压电流等信息的直观显示。

2. 软件设计

- 开发MPPT算法，实现最大功率点跟踪功能，使太阳能电池板始终工作在最大功率点附近，提高太阳能利用率。

- 编写INA226驱动程序，实现对INA226芯片的初始化、配置以及数据读取功能，完成电压电流监测数据的采集。

- 实现自动电流传感器校准算法，根据监测数据自动调整电流传感器的校准参数，确保电流测量的准确性。

- 开发OTA升级功能，通过网络接口接收固件更新数据，实现远程固件升级，方便用户对控制器进行功能更新和优化。

- 修改用户界面程序，将Blynk界面改为Blinker界面，优化界面布局和操作流程，提升用户交互体验。

- 优化充电控制逻辑，解决电池电压低于系统最小输入电压时无法充电的问题，确保充电过程的正常进行。

3. 系统测试与调试

- 对硬件电路进行测试，包括电源电路、MPPT降压电路、INA226监测电路等，确保各部分电路能够正常工作，性能指标达到设计要求。

- 对软件功能进行测试，包括MPPT算法的有效性、INA226监测数据的准确性、自动校准功能的可靠性、OTA升级功能的稳定性以及用户界面的友好性等，通过实际测试验证系统的整体性能。

- 根据测试结果对硬件和软件进行调试和优化，解决测试过程中发现的问题，提高系统的稳定性和可靠性。