一种可移动太阳能UPS电源配电模块

技术领域

本发明涉及一种供电系统，尤其涉及一种利用太阳能发电技术模块化可移动配电模块，属于新能源发电领域。

背景技术

自从能源危机以来，替代能源的寻求与研究己经成为许多国家的主要政策之一。替代能源基本上是指煤、石油、天然气、核能等以外的能源，可包括风、太阳、热、潮汐、黑潮等等的能源。由于太阳能具有无污染、无公害的特性，且又取之不尽用之不竭，因此，太阳能的应用具有相当发展的潜力。并且，由于近年来太阳能光伏电池的积极研究发展，己达到相当高的效率，因此逐渐受到欧、美、日等各国的重视，并制订政策鼓励推展应用。

传统的供电方式是由集中式大型发电厂发出的电能，经过电力系统的远距离多级变送为用户供电，然而常规电网难以覆盖或者有特殊需要的地区和用户则对独立供电系统的需求越来越大。独立供电系统电能产生可采用不同的方法，例如太阳能光伏发电，水流能发电和风能发电等等。家用太阳能光伏发电和集团用太阳能光伏发电系统己经实用化，缺点是只能在有阳光的天气条件下工作，不能24小时供电，使得整个设备无法稳定持续地供应电能，特别是夜间和阴雨天需要常规能源来辅助。

现有技术文献1公开了一种模块化自然能供电系统，属于可再生能源发电领域。主要包括太阳能光伏电池模块、风能发电机组模块、水流能发电设备模块、电力共用系统模块，其连接方式为太阳能光伏电池模块、风能发电机组模块与水流能发电设备模块以并联方式同电力共用系统模块连接，电力共用系统模块的输出端同负载I(路灯等用电器)或/和负载II(市政电网)连接供电。该发明模块化结合多种自然能发电技术，实现多种可再生能源联合互补供电，适合作为市政基础设施、偏远地区和孤立海岛的电力供应系统。

现有技术文献2公开了一种并网离网一体化太阳能发电系统，其由太阳能光伏阵列、并网逆变器、家电逆变器、自动充电器、蓄电池组、电网、家电负载和开关组构成，开关组包括开关S1-S3；太阳能光伏阵列通过并网逆变器输出交流电，蓄电池组通过家电逆变器输出交流电，太阳能光伏阵列通过自动充电器对蓄电池组进行充电；并网逆变器通过开关S1与太阳能光伏阵列电性连接，家电逆变器通过开关S3与家电负载电性连接，开关S2控制并网逆变器与电网及自动充电器之间的导通与截止；通过开关S1-S3的不同开闭组合，系统支持4种不同的运行模式。

现有技术文献1：CN103066678A；

现有技术文献2：CN204156535U。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：常规电网难以覆盖或者有特殊需要的地区和用户则对独立供电系统的需求越来越大。家用太阳能光伏发电和集团用太阳能光伏发电系统己经实用化，缺点是只能在有阳光的天气条件下工作，不能24小时供电。并且常用的独立移动式UPS电源由于小型化的原因，太阳能电池板的面积小，收集效率低下，控制系统复杂。

用于解决问题的方案：本发明提供一种可移动配电模块，可包括基座，上太阳能面板组件和前太阳能面板组件，以及设置在基座内部的内太阳能面板组件，蓄电装置，以及电源输出装置；其中上太阳能面板组件设置在基座上端面的上，以及前太阳能面板组件设置在基座的前端面；并且，内太阳能面板组件设置在基座内部。在前太阳能面板组件关闭时，完全封闭在基体的内部。前太阳能面板组件的类似于双开门的结构，在关闭状态下，可完全于外部隔绝。其中，基座为长方体形状基准，并可包括多个可伸缩支撑腿，可伸缩支撑腿在使用中防止可移动配电模块翻倒，支撑腿的底部还设置有支撑蹄。可伸缩的支撑腿可以通过手动曲柄，液压系统或电动马达进行操作。所述可伸缩支撑腿可同时处于两个缩回位置，和延伸位置。

进一步的，基座可以是大体矩形的形状，但是可以采用各种形状和尺寸。基座尤其可以用于至少部分或者完全地覆盖电子部件和基于化学储能的蓄电装置，以及电源输出装置。并且，基座还为覆盖前太阳能面板组件的收起的情况。基座可以由钢制成，尤其是不锈钢。

进一步的，上太阳能面板组件包括：多节伸缩臂，多个太阳能面板，以及多个自动调整块，其中多节伸缩臂包括最上层伸缩臂，具有N层的中间伸缩臂，以及最下层伸缩臂。为了保证所述可移动配电模块的稳定性。通过驱动装置用于将伸缩臂从收缩状态升起到展开状态。驱动装置可通过气缸、油缸或者丝杆螺母机构实现。当然，驱动装置并不限于上述方式，也可以设置成如折叠杆的方式。

进一步的，其中太阳能面板组件包括设置在左侧的第一前太阳能面板、设置在右侧的第二前太阳能面板。所述的第一、第二前太阳能面板通过旋转铰接装置，分别铰接在所述基体上，左右两侧的壳体内侧部。并且，其中，所述的第一前太阳能面板由多块铰接的一起的太阳能面板组成、所述的第二太阳能面板同样由多块铰接在一起的太阳能面板组成，对于多块太阳能面板的数量根据发电量大小的需要，以及基体的深度来具体决定。还具有旋转调节装置，用于调节所述第一、第二前太阳能面板的角度，其中的旋转铰接装置包括两个可以相对旋转的第一保持块和第二保持块，第一保持块上具有连接到壳体上的铰链，第二保持块135与第以保持块之间具有角度调节装置136。第二保持块135上用于固定第一、第二太阳能面板131、132。其中，角度调节装置136包括转轴137，转轴137的一端固定连接在第二保持块135上，并且另一端插入到第一保持块134的轴孔137中，并与第一保持块134可转动连接，第一保持块设置有驱动角度变化的驱动装置，所述的驱动装置可选用本领域中常用的方式，如电机结合齿轮，或者棘轮连杆等，并且，在某些小型化的场合，为了节省成本，通过手动的驱动方式调节第一、第二太阳能面板的角度也是可行的。其不是本发明的重点，具体结构不在场赘述。

进一步的，内太阳能面板组件安装在所述基体的内部。其中，内太阳能面板组件通过滑块和滑轨安装在基体内部的上表面。滑块上通过支杆连接有内太阳能面板组件。其中，滑块沿着滑轨的方向上设置有容纳支杆的槽，支杆铰接在槽内，当支杆旋转时，受到槽的限制，只能沿着滑轨的方向摆动。优选的是，内太阳能面板组件使折叠式面板，其通过两片太阳能面板折叠，在收起状态时，太阳能面板呈折叠状态，滑块受到驱动装置的驱动，收纳到基体的内部。在展开状态时，滑块将内太阳能面板组件从基体的内部推出，内太阳能面板组件的两片太阳能面板展开，并通过支杆两端的铰接结构调整角度。

本发明还涉及一种可移动配电装置的系统，包括：蓄电池装置，其充进电功率或放出电功率；电池管理系统，其用于对蓄电池装置的行为进行管理，防止过度充电、过度放电、过电流等等；转换开关，其用于对电源的输入和输出进行变换；电源输出装置以及系统控制器，其中电源输出装置包括变压器以及双向逆变器，系统控制器用于控制包括电池管理系统和转换开关，以及电源输出装置的电池系统的总体操作。

电源输出装置提供有：DC/AC双向逆变器，其将从电网所供应的AC电功率转换成能够被充进到电池组的DC电功率并且将从电池组150所放出的DC电功率转换成能够被供应给负载的AC或者DC电功率；以及控制部174，其控制与从系统控制器发出的命令相对应的、包括DC/AC双向逆变器变压器的操作并且监控电池管理系统的操作。

DC/AC双向逆变器能够通过DC/AC逆变器电路、AC/DC变换器电路、DC/DC变换器、在电气通路之间切换的中继开关等等来实现。

控制部能够通过电子电路来实现，所述电子电路包括:已知的通信电路，其向系统控制器发送信息并且从统控制器接收信息；已知的电流电功率转换电路，其从电流传感器接收电流值，所述电流传感器检测电流值并且将电流值转换成电功率值；以及已知的逻辑电路，其输出控制信号，所述控制信号使电池管理系统、DC/AC双向逆变器等等的操作与从系统控制器发出的命令相对应地切换。

根据本实施例的电池系统被提供有电流传感器，每一个电流传感器都位于电功率从可移动配电装置的系统供应到负载的输出通路上。从可移动配电装置的系统的输出电功率被基于由电流传感器所检测到的电流值来测量。可移动配电装置的系统的输出电功率由系统控制器来测量。所述转换开关在电流传感器和控制部的连接与在节点处的电流传感器和控制部的连接之间改变。系统控制器操作转换开关。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的支撑腿位于延伸位置的视图；

图3是本发明的支撑腿位于收缩位置的视图；

图4是本发明的上太阳能面板组件的示意图；

图5是本发明的前太阳能面板组件的示意图；

图6是本发明的旋转铰接装置和角度调节装置的示意图；

图7是本发明的内太阳能面板组件的示意图；

图8是本发明的可移动配电装置的系统的控制图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面借助于附图描述本发明实施例；其中术语“上”，“下”，“右”，“左”，“后”，“前”，“垂直”，“水平”及其派生词应与定向的实施方式有关。然而，应当理解的是，除非明确相反地指出，否则本发明可以采取各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解的是，附图中示出的以及以下说明书中描述的特定装置和过程是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施方式。因此，与公开的实施例有关的特定尺寸和其他物理特性不应被认为是限制性的，除非权利要求另有明确说明。

在实施例中。如图1所示，可移动配电模块100可包括基座110，上太阳能面板组件120和前太阳能面板组件130，以及设置在基座110内部的内太阳能面板组件140，蓄电装置150，以及电源输出装置160；其中上太阳能面板组件120设置在基座110上端面的上，以及前太阳能面板组件130设置在基座110的前端面；并且，内太阳能面板组件140设置在基座110内部。在前太阳能面板组件130关闭时，完全封闭在基体110的内部。前太阳能面板组件的类似于双开门的结构，在关闭状态下，可完全于外部隔绝。

其中，如图1所示，基座110为长方体形状基准，并可包括多个可伸缩支撑腿111，可伸缩支撑腿111在使用中防止可移动配电模块100翻倒。支撑腿111的底部还设置有支撑蹄116。可伸缩的支撑腿111可以通过手动曲柄，液压系统或电动马达进行操作。

所述可伸缩支撑腿111可同时处于两个缩回位置112，和延伸位置113。其中缩回位置112如图1所示，延伸位置113如图2所示。所述的基座110可以包括4个壳体114，多个可伸缩支撑腿111可以设置为4个，其中4个所述的壳体114可以至少部分地容纳4个可伸缩支撑腿111。当4个所述的可伸缩支撑腿111缩回时，其处于缩回位置112。安装在长方体状的基座110的竖直的4个壳体114处。

进一步的，如图2-3所示，基座110可以进一步包括底表面115。当所述的4个可伸缩支撑腿111在各自的伸出位置时，底表面115可不接触地面。相反，当4个所述的可伸缩支撑腿115在它们各自的缩回位置时，底表面115能够通过滚轮部分的接触到地面。基座110可以是大体矩形的形状，但是可以采用各种形状和尺寸。基座110尤其可以用于至少部分或者完全地覆盖电子部件和基于化学储能的蓄电装置150，以及电源输出装置160。并且，基座110还为覆盖前太阳能面板组件130的收起的情况。基座110可以由钢制成，尤其是不锈钢。

进一步的，如图2-4所示，上太阳能面板组件120包括：多节伸缩臂，多个太阳能面板121，以及多个自动调整块122，其中多节伸缩臂包括最上层伸缩臂123，具有N层的中间伸缩臂124，以及最下层伸缩臂125。为了保证所述可移动配电模块100的稳定性，N的取值为N<=5。所述的中间伸缩臂124以及最下层伸缩臂125的上端部均设置有驱动装置，用于驱动套设所述的中间伸缩臂124以及最下层伸缩臂125中内部的伸缩臂。每节伸缩臂的上端部交接有上太阳能电池板126，并且在支撑臂的上端部设有凹槽，凹槽内部设置有可上下移动的挡块127。其中，驱动装置用于将伸缩臂从收缩状态升起到展开状态。如图4所示，当伸缩臂伸出时，挡块127被太阳能电池板126顶到位于凹槽的下端部，从而支撑太阳能电池板至固定角度，通过设置挡块127的水平长度调节太阳能电池板126的角度。当伸缩杆收缩时，下层的伸缩杆将挡块顶到凹槽的上端部，从而将太阳能电池板126顶到水平位置，处于收纳状态。驱动装置可通过气缸、油缸或者丝杆螺母机构实现。当然，驱动装置并不限于上述方式，也可以设置成如折叠杆的方式。

进一步的，参考附图5，以及附图1-3，其中前太阳能面板组件130包括设置在左侧的第一前太阳能面板131、设置在右侧的第二前太阳能面板132。所述的第一、第二前太阳能面板131、132通过旋转铰接装置133，分别铰接在所述基体110上，左右两侧的壳体114内侧部。并且，其中，所述的第一前太阳能面板131由多块铰接的一起的太阳能面板组成、所述的第二太阳能面板132同样由多块铰接在一起的太阳能面板组成，对于多块太阳能面板的数量根据发电量大小的需要，以及基体110的深度来具体决定。可选择的，多块太阳能面板的数量可以设置为2块或者3块。所述的第一、第二前太阳能面板131、132具有收回状态和展开状态，在展开状态下，左右两侧的所述第一、第二前太阳能面板131、132与开门类似，向基体110的外两侧展开。并且，所述第一、第二前太阳能面板131、132与壳体114铰接处，还具有旋转调节装置，用于调节所述第一、第二前太阳能面板131、132的角度。从而使得所述第一、第二前太阳能面板131、132能够更好的接受太阳光照。

如图6所示，并结合附图1-5，其中的旋转铰接装置133包括两个可以相对旋转的第一保持块134和第二保持块135，第一保持块134上具有连接到壳体114上的铰链，第二保持块135与第以保持块之间具有角度调节装置136。第二保持块135上用于固定第一、第二太阳能面板131、132。其中，角度调节装置136包括转轴137，转轴137的一端固定连接在第二保持块135上，并且另一端插入到第一保持块134的轴孔137中，并与第一保持块134可转动连接，第一保持块设置有驱动角度变化的驱动装置，所述的驱动装置可选用本领域中常用的方式，如电机结合齿轮，或者棘轮连杆等，并且，在某些小型化的场合，为了节省成本，通过手动的驱动方式调节第一、第二太阳能面板131、132的角度也是可行的。其不是本发明的重点，具体结构不在场赘述。

进一步的，如图7所示，内太阳能面板组件140安装在所述基体110的内部。其中，内太阳能面板组件140通过滑块141和滑轨142安装在基体110内部的上表面。具体的，滑轨142通过螺栓固定到基体110的内表面143上，滑块141可沿着滑轨移动的包围设置在滑块；滑块141上通过支杆144连接有内太阳能面板组件。其中，滑块141沿着滑轨142的方向上设置有容纳支杆144的槽145，支杆144铰接在槽145内，当支杆144旋转时，受到槽145的限制，只能沿着滑轨的方向摆动。并且同时，支杆144与内太阳能面板组件140也是通过铰接装置连接在一起，同样能够调节内太阳能面板组件140的角度，以便更好的接受光照。优选的是，内太阳能面板组件140使折叠式面板，其通过两片太阳能面板折叠，在收起状态时，太阳能面板呈折叠状态，滑块受到驱动装置的驱动，收纳到基体110的内部。在展开状态时，滑块将内太阳能面板组件140从基体110的内部推出，内太阳能面板组件140的两片太阳能面板展开，并通过支杆144两端的铰接结构调整角度。

如图1中所示出的，上太阳能面板组件120、前太阳能面板组件130，以及太阳能面板组件140能够将光转换成电能，并且也被称为光伏模块或光伏面板。更具体地，上述的太阳能面板组件是光伏面板的互连组件，光伏电池能够将来自太阳的光能（光子）转换成电。所述的太阳能面板组件可以被附接至基体110的上部，前部和内部，当所述的所有太阳能面板组件完全展开后，使得各太阳能面板组件之间不会相互妨碍，从而使各面板暴露在阳光下。各太阳能面板组件可以与需电池装置150电连通，蓄电池装置150能够存储由各太阳能电池面板产生的电。所述的可移动配电装置包括电源输出装置160，所述可移动配电装置的系统在下面更充分地阐述。其中，所述的蓄电池装置150和电源输出装置160设置在所述基体110的底部。

如图8所示出，可移动配电装置的系统170包括：蓄电池装置150，其充进电功率或放出电功率；电池管理系统171，其用于对蓄电池装置150的行为进行管理，防止过度充电、过度放电、过电流等等；转换开关172，其用于对电源的输入和输出进行变换；电源输出装置160以及系统控制器173，其中电源输出装置包括变压器161以及双向逆变器162，系统控制器用于控制包括电池管理系统171和转换开关172，以及电源输出装置160的电池系统的总体操作。尽管图8示出了其中四个电池151并联连接组成的蓄电池装置151的结构的示例，但是应当了解的是可以使用一个电池151或多个电池151组成的蓄电池装置。

电源输出装置160提供有：DC/AC双向逆变器162，其将从电网所供应的AC电功率转换成能够被充进到电池组150的DC电功率并且将从电池组150所放出的DC电功率转换成能够被供应给负载的AC或者DC电功率；以及控制部174，其控制与从系统控制器173发出的命令相对应的、包括DC/AC双向逆变器162变压器161的操作并且监控电池管理系统的操作。

蓄电池装置150被提供有能够充进电功率或放出电功率的电池。蓄电池装置150是例如锂离子可再充电电池、镍镉电池电池、或镍氢电池。所述的蓄电池装置150包含一个电池或取决于所期望的输出电容量并联地连接的多个电池。

电池管理系统171能够通过包含已知的保护集成电路的电子电路和与电池或蓄电池装置150的电池相对应的各种类型的电子器件来实现。

DC/AC双向逆变器161能够通过DC/AC逆变器电路、AC/DC变换器电路、DC/DC变换器、在电气通路之间切换的中继开关等等来实现。

控制部174能够通过电子电路来实现，所述电子电路包括：已知的通信电路，其向系统控制器173发送信息并且从统控制器173接收信息；已知的电流电功率转换电路，其从电流传感器175接收电流值，所述电流传感器175检测电流值并且将电流值转换成电功率值；以及已知的逻辑电路，其输出控制信号，所述控制信号使电池管理系统171、DC/AC双向逆变器173等等的操作与从系统控制器173发出的命令相对应地切换。

系统控制器173能够通过信息处理单元，如计算机来实现，所述信息处理单元被提供有CPU、存储单元、各种类型的逻辑电路、以及通信装置，所述通信装置向控制部174、电池管理系统171、以及DC/AC双向逆变器162、变压器164发送信息并且从控制部174、电池管理系统171、以及DC/AC双向逆变器162、变压器164接收信息。系统控制器173执行与在存储单元中存储的程序相对应的过程，以便操作电池系统。稍后将描述电池系统的操作。

根据本实施例的电池系统被提供有电流传感器175，每一个电流传感器175都位于电功率从可移动配电装置的系统170供应到负载的输出通路上。从可移动配电装置的系统170的输出电功率被基于由电流传感器175所检测到的电流值来测量。虽然附图8中未通过连线示出，但是，本发明中的可移动配电装置的系统170的输出电功率由系统控制器173来测量。提供有转换开关172，所述转换开关172由控制部174进行控制，从而控制各连接之间改变。

本发明应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。本说明书内容不应理解为对本发明的限制。