CN110957971B - 一种集装箱式太阳能光伏系统 - Google Patents

Abstract

一种集装箱式太阳能光伏系统，属于光伏发电技术领域。本发明包括集装箱、第一光伏组件、第二光伏组件、太阳跟踪传感器和控制器，集装箱的左右两侧分别设有用于闭合或敞开集装箱左右两侧的第一封盖机构，集装箱的顶端设有用于闭合或敞开集装箱顶端的第二封盖机构，集装箱内设有隔板，隔板将集装箱内的空间分隔成上层容纳腔和下层容纳腔，第一光伏组件位于上层容纳腔内，第二光伏组件位于下层容纳腔内的左右两侧。通过采用第一封盖机构和第二封盖机构的设计，一方面可以在运输过程中和不使用时，对第一光伏组件和第二光伏组件进行保护，另一方面便于快速敞开集装箱顶端和左右两侧，使第一光伏组件和第二光伏组件快速移至集装箱外进行光伏发电。

Description

一种集装箱式太阳能光伏系统

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体是涉及一种集装箱式太阳能光伏系统。

背景技术

能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。随着能源供应日渐紧张，环境恶化日益加剧，国家推行节能减排的力度不断加大，注重节能环保的意识也不断提高，光伏电站及太阳能并网发电系统成为国家节能减排的重点领域之一。

现有的光伏电站均为现场施工，一般是先进行基础建设，包括机房建设和光伏电池板的支架搭建，然后再进行设备安装和光伏电池板的组装工作。这些工作都是在安装地现场完成的，存在着质量难控制、项目工期受气候限制等问题。光伏电站完成后，如果需要移动电站，成本巨大，搬运困难。而且，现有太阳能光伏系统的输出功率在最大功率点附近易于振荡，导致能量转换效率不高。

发明内容

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种集装箱式太阳能光伏系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种集装箱式太阳能光伏系统，包括集装箱、第一光伏组件、第二光伏组件、太阳跟踪传感器和控制器，所述集装箱的左右两侧分别设有用于闭合或敞开集装箱左右两侧的第一封盖机构，所述集装箱的顶端设有用于闭合或敞开集装箱顶端的第二封盖机构，所述集装箱内固定安装有隔板，所述隔板将集装箱内的空间分隔成上层容纳腔和下层容纳腔，所述第一光伏组件位于上层容纳腔内，所述第二光伏组件分别位于下层容纳腔内的左右两侧；所述第一光伏组件包括第一底座、第一太阳能电池板和调节第一底座倾斜角度的第一驱动机构，所述第一太阳能电池板固定安装在第一底座的顶端，所述第一驱动机构安装在隔板上，且与第一底座相连；所述隔板底端的左右两侧均设有第一滑轨，所述第一滑轨上滑动连接有第一滑块，所述第二光伏组件的内侧设有固定机构，并通过固定机构与第一滑块固定连接，所述第二光伏组件包括若干光伏支架、第二底座、第二太阳能电池板和调节第二底座倾斜角度的第二驱动机构，所述第二驱动机构安装在光伏支架上，且与第二底座相连，所述第二太阳能电池板固定安装在第二底座的顶端，相邻两个所述光伏支架之间设有收展机构，所述光伏支架通过收展机构向外展开或向内收拢；所述太阳跟踪传感器设置在集装箱的顶端，所述控制器设置在集装箱上，所述控制器分别电性连接太阳跟踪传感器、第一驱动机构和第二驱动机构；

所述第一封盖机构包括第一支架、伸缩架、第二滑轨、第一万向轮、第一滑槽、以及用于驱动第一支架和伸缩架沿第二滑轨长度方向滑动的第三驱动机构，所述第一支架的顶部固定连接有支撑板，所述支撑板的另一端与伸缩架固定连接，所述伸缩架远离第一支架的一侧固定连接有固定板，所述固定板的另一端与集装箱固定连接，所述第一万向轮分别固定安装在伸缩架的顶端和第一支架的顶端，所述第一万向轮与第一滑槽相匹配，且滑动连接第一滑槽，所述第一滑槽固定安装在集装箱的顶部，所述第二滑轨固定安装在集装箱的底部，所述第一支架的底端和伸缩架的底端均设有第二滑块，所述第二滑块滑动连接第二滑轨，所述第三驱动机构包括平移箱、链条、链条固定柱、主动齿轮、从动齿轮和驱动电机，所述平移箱位于第一支架和伸缩架之间，且靠近第二滑轨，所述平移箱的两端分别与第一支架的底部和伸缩架的底部相连，所述主动齿轮和从动齿轮位于平移箱内，所述从动齿轮分别位于主动齿轮的两侧，且所述主动齿轮和从动齿轮围成三角形，所述主动齿轮和从动齿轮的两侧分别转动连接平移箱的两侧，所述驱动电机固定安装在平移箱的顶端，所述驱动电机的输出轴贯穿平移箱后与主动齿轮相连，所述链条固定柱位于第二滑轨的内侧，且固定安装在集装箱底部的两侧，所述链条的一端与其中一个所述链条固定柱相连，所述链条的另一端穿过平移箱后与另一个所述链条固定柱相连，且所述链条的另一端啮合主动齿轮和从动齿轮，所述第一支架和伸缩架的外侧面安装有帘布。

作为优选，所述伸缩架包括第二支架、第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的中部相铰接，所述第一连杆的两端、第二连杆的两端分别与相邻两个所述第二支架铰接，所述第二滑块设置在第二支架的底端，所述帘布和第二支架的外侧面固定连接，所述第一万向轮固定安装在第二支架的顶端。

作为优选，所述第二封盖机构包括第二滑槽，封盖板、第二万向轮和合页，所述封盖板之间通过合页相连接，其中一个所述封盖板能够通过合页向外或者向内旋转折叠至与其相邻的另一个所述封盖板的外侧面或内侧面，所述第二万向轮分别固定安装在封盖板的两侧，所述第二万向轮与第二滑槽相匹配，且滑动连接第二滑槽，所述第二滑槽分别固定安装在集装箱顶端的两侧。

作为优选，所述第二封盖机构还包括用于限制封盖板移动的限位杆，所述限位杆铰接于集装箱的顶端

作为优选，所述第一驱动机构包括第一气缸和第二气缸，所述第一气缸和第二气缸分别固定安装在隔板顶端的左右两侧，所述第一气缸的输出端和第二气缸的输出端均与第一底座的底端相连接。

作为优选，所述固定机构包括第一连接件、第二连接件和销子，所述第一连接件与光伏支架相连接，所述第二连接件与第一滑块相连接，所述第二连接件通过销子与第一连接件铰接。

作为优选，所述第二驱动机构包括第三气缸和第四气缸，所述第三气缸和第四气缸分别固定安装在光伏支架顶端的左右两侧，所述第三气缸的输出端和第四气缸的输出端均与第二底座的底端相连接。

作为优选，所述收展机构包括第一连接板、第二连接板、第一连杆、第二连杆、弹簧和连接片，所述第一连杆固定安装在第一连接板上，所述第二连杆固定安装在第二连接板上，所述弹簧的两端分别与第一连杆和第二连杆相连，所述连接片的两端分别与第一连接板和第二连接板铰接，所述第一连接板由连成一体的第一固定部和第一扇形齿轮构成，所述第二连接板由连成一体的第二固定部和第二扇形齿轮构成，所述第一扇形齿轮啮合第二扇形齿轮，所述第一固定部和第二固定部分别焊接在相邻两个所述光伏支架上。

作为优选，所述控制器包括双模控制单元、电量参数检测单元、执行单元和监控显示单元，所述监控显示单元连接双模控制单元，所述双模控制单元包括单片机、开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、模式选择模块、PID控制器和专家PID控制器，所述单片机分别连接开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、模式选择模块、PID控制器和专家PID控制器，所述模式选择模块分别连接开关量模块、PID控制器和专家PID 控制器，所述电量参数检测单元连接模拟量输入模块、第一太阳能电池板、第二太阳能电池板和执行单元，所述执行单元包括依次连接的PWM控制器、Boost占空比控制电路和 DC/DC直流变直流变换电路，所述PWM控制器连接模拟量输出模块，所述DC/DC直流变直流变换电路连接第一太阳能电池板和第二太阳能电池板。

作为优选，所述电量参数检测单元包括输入电量检测电路和输出电量检测电路，所述输入电量检测电路连接第一太阳能电池板和第二太阳能电池板，所述输出电量检测电路连接DC/DC直流变直流变换电路。

本发明具有的有益效果：本发明将第一光伏组件和第二光伏组件收纳在集装箱内，实现了发电装置的整体运输，提高了机动性，降低了运输成本，解决了现有光伏电站无法移动、必须在安装地现场安装的弊端。本发明通过采用第一封盖机构和第二封盖机构的设计，一方面可以在运输过程中和不使用时，对第一光伏组件和第二光伏组件进行保护，避免第一太阳能电池板和第二太阳能电池板损坏，另一方面便于快速敞开集装箱顶端和左右两侧，使第一光伏组件和第二光伏组件快速移至集装箱外进行光伏发电。本发明通过太阳跟踪传感器实时监测太阳的方位，并将监测到的信息传输给控制器，控制器通过控制第一驱动机构、第二驱动机构更改第一太阳能电池板和第二太阳能电池板的倾斜角度，使第一太阳能电池板和第二太阳能电池板始终面对太阳强度最强的一面，吸收更多阳光，达到最大发电效率。本发明通过采用收展机构的设计，利用第一扇形齿轮啮合第二扇形齿轮，确保光伏支架在展开或收拢过程中始终保持稳定，通过设置连接片，确保第一扇形齿轮和第二扇形齿轮中心距的恒定，避免第一扇形齿轮和第二扇形齿轮在展开或收拢过程中分离，通过设置弹簧，当光伏支架展开或收拢一定角度时，光伏支架在弹簧拉力的作用下能实现自动展开或自动收拢，从而降低光伏支架展开或收拢的作用力。本发明中，第二光伏组件通过第一滑块滑动连接隔板，便于第二光伏组件快速移至集装箱外，并通过在第一滑块上设置具有短圆柱状凸起的缓冲器，当第二光伏组件移至集装箱外时，短圆柱状凸起可以吸收限位板对第一滑块的大部分冲击力，使缓冲器具有更好的缓冲效果。本发明通过引入PID 控制器和专家PID控制器组成的双模控制，在一定条件下，PID控制器和专家PID控制器可自动切换，使本发明既具有PID控制的优点，又具有专家PID控制的自适应性和灵活性，具有良好的动、稳态性能，可有效消除太阳能光伏系统在最大功率点的振荡，减少能量损失，提高能量转换效率。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明第一封盖机构的一种结构示意图；

图3是本发明第三驱动机构的一种结构示意图；

图4是本发明平移箱的一种剖视结构示意图；

图5是本发明第一滑槽的一种结构示意图；

图6是本发明第二封盖板的一种结构示意图；

图7是本发明第二滑槽的一种结构示意图；

图8是本发明第二封盖板和限位杆的一种使用状态图；

图9是本发明第二光伏组件的一种使用状态图；

图10是本发明收展机构的一种结构示意图；

图11是图9中A部的放大示意图；

图12是图9中B部的放大示意图；

图13是本发明光伏支架的一种结构示意图；

图14是本发明固定机构的一种结构示意图；

图15是本发明第一光伏组件的一种结构示意图；

图16是本发明缓冲器的一种结构示意图；

图17是本发明支腿的一种使用状态图；

图18是本发明支腿的一种结构示意图；

图19是本发明控制器的一种电路框图。

图中：1、集装箱；2、第一光伏组件；3、第二光伏组件；4、太阳能跟踪传感器；5、控制器；6、第一封盖机构；7、第二封盖机构；8、隔板；9、上层容纳腔；10、下层容纳腔；11、第一底座；12、第一太阳能电池板；13、第一滑轨；14、第一滑块；15、固定机构；16、光伏支架；17、第二底座；18、第二太阳能电池板；19、帘布；20、第二滑槽； 21、封盖板；22、第二万向轮；23、合页；24、隐形拉手；25、限位杆；26、第一气缸； 27、第二气缸；28、第一连接件；29、第二连接件；30、销子；31、第三气缸；32、第四气缸；33、第一连杆；34、第二连杆；35、第一连接板；36、第二连接板；37、弹簧；38、连接片；39、第一固定部；40、第一扇形齿轮；41、第二固定部；42、第二扇形齿轮；43、 U型连接件；44、支腿；45、限位板；46、缓冲器；47、短圆柱状凸起；48、第一支架； 49、第二滑轨；50、第一万向轮；51、第一滑槽；52、支撑板；53、固定板；54、第二滑块；55、平移箱；56、链条；57、链条固定柱；58、主动齿轮；59、从动齿轮；60、驱动电机；61、第二支架；62、第一连杆；63、第二连杆；64、双模控制单元；65、电量参数检测单元；66、执行单元；67、监控显示单元；68、单片机；69、开关量模块；70、模拟量输入模块；71、模拟量输出模块；72、模式选择模块；73、PID控制器；74、专家PID 控制器；75、PWM控制器；76、Boost占空比控制电路；77、DC/DC直流变直流变换电路； 78、输入电量检测电路；79、输出电量检测电路；80、蓄电池。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种集装箱式太阳能光伏系统，如图1-图18所示，包括集装箱1、第一光伏组件2、第二光伏组件3、太阳跟踪传感器4和控制器5，所述集装箱1的左右两侧和顶端均敞开，所述集装箱1的左右两侧分别设有用于闭合或敞开集装箱1左右两侧的第一封盖机构6，所述集装箱1的顶端设有用于闭合或敞开集装箱1顶端的第二封盖机构7，所述集装箱1内固定安装有隔板8，所述隔板8将集装箱1内的空间分隔成上层容纳腔9和下层容纳腔10，所述第一光伏组件2位于上层容纳腔9内，所述第二光伏组件3分别位于下层容纳腔10内的左右两侧。

所述第一光伏组件2包括第一底座11、第一太阳能电池板12和调节第一底座11倾斜角度的第一驱动机构，所述第一太阳能电池板12固定安装在第一底座11的顶端，所述第一驱动机构包括第一气缸26和第二气缸27，所述第一气缸26和第二气缸27分别固定安装在隔板8顶端的左右两侧，所述第一气缸26的输出端和第二气缸27的输出端均与第一底座11的底端相连接，所述第一气缸26和第二气缸27采用多级伸缩气缸。

所述隔板8底端的左右两侧均设有第一滑轨13，所述第一滑轨13上滑动连接有第一滑块14，所述第二光伏组件3的内侧设有固定机构15，并通过固定机构15与第一滑块14固定连接，所述第二光伏组件3包括若干光伏支架16、第二底座17、第二太阳能电池板 18和调节第二底座17倾斜角度的第二驱动机构，所述第二驱动机构包括第三气缸31和第四气缸32，所述第三气缸31和第四气缸32分别固定安装在光伏支架16顶端的左右两侧，所述第三气缸31的输出端和第四气缸32的输出端均与第二底座17的底端相连接，所述第三气缸31和第四气缸32采用多级伸缩气缸，所述第二太阳能电池板18固定安装在第二底座17的顶端，所述固定机构15包括第一连接件28、第二连接件29和销子30，所述第一连接件28与光伏支架16相连接，所述第二连接件29与第一滑块14相连接，所述第二连接件29通过销子30与第一连接件28铰接。

相邻两个所述光伏支架16之间设有收展机构，所述光伏支架16通过收展机构向外展开或向内收拢，所述收展机构包括第一连接板35、第二连接板36、第一连杆33、第二连杆34、弹簧37和连接片38，所述第一连杆33固定安装在第一连接板35上，所述第二连杆34固定安装在第二连接板36上，所述第一连杆33和第二连杆34对称设置，所述弹簧 37的两端分别与第一连杆33和第二连杆34相连，所述连接片38的两端分别与第一连接板35和第二连接板36铰接，所述第一连接板35由连成一体的第一固定部39和第一扇形齿轮40构成，所述第二连接板36由连成一体的第二固定部41和第二扇形齿轮42构成，所述第一扇形齿轮40啮合第二扇形齿轮42，所述第一固定部39和第二固定部41分别焊接在相邻两个所述光伏支架16上，即所述第一固定部39焊接在其中一个光伏支架16上，所述第二固定部41焊接在与该光伏支架16相邻的另一个光伏支架16上。

所述太阳跟踪传感器4设置在集装箱1的顶端，太阳跟踪传感器4为现有技术常规产品，其基本原理为利用对阳光的遮挡变化引起光电子器件的输出变化，从而得到跟踪的方向，太阳跟踪传感器4也是一种太阳位置传感器；所述控制器5设置在集装箱1上，且所述控制器5分别电性连接太阳跟踪传感器4、第一气缸26、第二气缸27、第三气缸31和第四气缸32，太阳跟踪传感器4实时监测太阳的方向，并将监测到的信息传输给控制器5，控制器5通过控制第一气缸26、第二气缸27、第三气缸31、第四气缸32来调整第一太阳能电池板12和第二太阳能电池板18的倾斜角度，使第一太阳能电池板12和第二太阳能电池板18始终面对太阳强度最强的一面，吸收更多阳光，达到最大发电效率。

所述第一封盖机构6包括第一支架48、伸缩架、第二滑轨49、第一万向轮50、第一滑槽51、以及第三驱动机构，所述第一支架48的顶部固定连接有支撑板52，所述支撑板 52的另一端与伸缩架固定连接，所述伸缩架远离第一支架48的一侧固定连接有固定板53，所述固定板53的另一端与集装箱1固定连接，所述第一万向轮50分别固定安装在伸缩架的顶端和第一支架48的顶端，所述第一万向轮50与第一滑槽51相匹配，且滑动连接第一滑槽51，所述第一滑槽51固定安装在集装箱1的顶部，所述第二滑轨9固定安装在集装箱1的底部，所述第三驱动机构包括平移箱55、链条56、链条固定柱57、主动齿轮58、从动齿轮59和驱动电机60，所述平移箱55位于第一支架48和伸缩架之间，且靠近第二滑轨49，所述平移箱55的两端分别与第一支架48的底部和伸缩架的底部相连，所述主动齿轮58和从动齿轮59位于平移箱内，所述从动齿轮59分别位于主动齿轮58的两侧，且所述主动齿轮58和从动齿轮59围成三角形，所述主动齿轮58和从动齿轮59的两侧分别转动连接平移箱55的两侧，所述驱动电机60固定安装在平移箱55的顶端，所述驱动电机60的输出轴贯穿平移箱55后与主动齿轮58相连，所述链条固定柱57位于第二滑轨49 的内侧，且固定安装在集装箱1底部的两侧，所述链条56的一端与其中一个所述链条固定柱57相连，所述链条56的另一端穿过平移箱55后与另一个所述链条固定柱57相连，且所述链条56的另一端啮合主动齿轮58和从动齿轮59。

所述伸缩架包括第二支架61、第一连杆62和第二连杆63，所述第一连杆62和第二连杆63的中部相铰接，所述第一连杆62的两端、第二连杆63的两端分别与相邻两个所述第二支架61铰接，所述第一支架48的底端和第二支架61的底端均设有第二滑块54，所述第二滑块54滑动连接第二滑轨49，所述第一万向轮50固定安装在第二支架61的顶端，所述第一支架48的外侧面和第二支架61的外侧面安装有帘布19，所述帘布19分别与第一支架48外侧面和第二支架61的外侧面固定连接，帘布19可用于挡风挡雨。

驱动电机60驱动主动齿轮58转动，链条56啮合主动齿轮58和从动齿轮59，主动齿轮58转动带动平移箱55移动，平移箱55与第一支架48和伸缩架相连接，从而驱动第一支架48和伸缩架沿第二滑轨49长度方向滑动。

所述第二封盖机构7包括第二滑槽20，封盖板21、第二万向轮22和合页23，所述封盖板21设有多个，所述封盖板21之间通过合页23相连接，其中一个所述封盖板21能够通过合页23向外或者向内旋转折叠至与其相邻的另一个所述封盖板21的外侧面或内侧面，所述第二万向轮22分别固定安装在封盖板21的两侧，所述第二万向轮22与第二滑槽20相匹配，且滑动连接第二滑槽20，所述第二滑槽20分别固定安装在集装箱1顶端的两侧，所述封盖板21的外侧面上设有隐形拉手24，所述集装箱1的顶端铰接有限位杆25。向外拉动的隐形拉手24，可以使封盖板21之间进行折叠，然后将封盖板21推至集装箱1 的一端，从而敞开集装箱1的顶端，同时，通过旋转限位杆25，对折叠后的封盖板21进行限位，防止封盖板21在第二万向轮22的作用下恢复原状。

所述光伏支架16的底端设有U型连接件43，所述U型连接件43铰接有支腿44。当光伏支架16展开铺设时，转动支腿44，支腿44起支撑作用，用于承担光伏支架16的重量，当光伏支架16折叠收拢时，转动支腿44，支腿44收拢入光伏支架16的底部，节省空间占有，便于光伏支架16收拢。

所述第一滑轨13的两端设有限位板45，所述第一滑块14的两端固定安装有缓冲器46，所述缓冲器46的外侧面上设有若干短圆柱状凸起47。在第二光伏组件3移至集装箱 1外的过程中，短圆柱状凸起47可以吸收限位板45对第一滑块14的大部分冲击力，使缓冲器46具有更好的缓冲效果。

如图19所示，所述控制器5包括双模控制单元64、电量参数检测单元65、执行单元66和监控显示单元67，所述监控显示单元67连接双模控制单元64，所述双模控制单元 64包括单片机68、开关量模块69、模拟量输入模块70、模拟量输出模块71、模式选择模块72、PID控制器73和专家PID控制器74，所述单片机68分别连接开关量模块69、模拟量输入模块70、模拟量输出模块71、模式选择模块72、PID控制器73和专家PID控制器74，所述模式选择模块72分别连接开关量模块69、PID控制器73和专家PID控制器 74，所述开关量模块69用于模式选择模块72的通道的开放选择，确定开放PID控制器73 通道或是专家PID控制器74通道，所述电量参数检测单元65连接模拟量输入模块70、第一太阳能电池板12和第二太阳能电池板18和执行单元66，所述执行单元66包括依次连接的PWM控制器75、Boost占空比控制电路76和DC/DC直流变直流变换电路77，所述PWM 控制器75连接模拟量输出模块71，所述DC/DC直流变直流变换电路77连接第一太阳能电池板12和第二太阳能电池板18，所述DC/DC直流变直流变换电路77连接有蓄电池80，对蓄电池80进行充电。

所述电量参数检测单元65包括输入电量检测电路78和输出电量检测电路79，所述输入电量检测电路78连接第一太阳能电池板12和第二太阳能电池板18，所述输出电量检测电路79连接DC/DC直流变直流变换电路77和蓄电池80，所述电量参数检测单元将第一太阳能电池板12、第二太阳能电池板18、DC/DC直流变直流变换电路77和蓄电池80的电量信号传送至模拟量输入模块70，模拟量输入模块70将电量信号传送至单片机68。

所述监控显示单元67为显示屏，监控显示单元67与双模控制单元64中的单片机68相连接，可现场完成参数设置、运行方式设立、各种参数显示、运行状态、报警、数据统计等功能。

所述PID控制器73在太阳能光伏最大功率点跟踪(MPPT)控制中经常使用，但在复杂的光照环境下，PID控制器73的参数在线自动优化调整功能略显不足。所述专家PID控制器74是将专家控制和PID控制相结合，能模拟人类专家的控制知识与经验，具有太阳能光伏最大功率点跟踪(MPPT)的控制知识，能根据控制输出误差绝对值的大小和控制误差绝对值的变化方向来决定光伏MPPT输出作用，从而使输出控制误差迅速减少。当外界光照强度发生明显改变时，电量参数检测单元将第一太阳能电池板12、第二太阳能电池板 18、DC/DC直流变直流变换电路77和蓄电池80的电量信号传送至模拟量输入模块70，模拟量输入模块70将电量信号进行处理并传输至单片机68，单片机68根据控制输出误差绝对值的大小、误差绝对值的变化方向、功率偏差、功率偏差率等参数变化情况，对这些数据进行分析和处理，与模式选择模块72提前预设的功率输出值等相关参数比较，单片机 68控制开关量模块69的通道状态，选择是PID控制器73通道还是专家PID控制器74通道打开。

当光伏发电输出功率工作在最大功率点附近，且误差精度要求在设定范围内时，模式选择模块72选择切换专家PID控制器74通道；当光伏发电输出功率偏离最大功率点，且误差精度要求超过设置范围时，模式选择模块72选择切换PID控制器73通道。该控制方式能准确快速地跟踪光伏发电的最大功率点，避免在最大功率点的振荡，提高能量转换效率。

专家PID控制器74和PID控制器73能根据光伏发电系统输出功率实际值与设定值的偏差、功率偏差变化率、功率输出误差绝对值的大小、误差绝对值的变化方向等情况综合判断处理，不断在线优化调整PID参数，调用单片机68的PID运算子程序，单片机68将处理好的相关参数传输到模拟量输出模块71，模拟量输出模块71将处理好的参数输出到 PWM控制器75，PWM控制器75通过不断优化调整Boost占空比控制电路76的占空比信号，通过控制Boost占空比控制电路76的占空比大小，从而控制DC/DC直流变直流变换电路 77的开关管导通时间，开关管导通时间决定光伏输出功率的大小变化，使太阳能光伏功率输出不断靠近最大功率点，将输出功率控制在最大功率点附近的一个很小的小区域内。

专家PID控制器74以太阳能光伏MPPT功率设定值、系统功率误差、功率误差变化率、功率输出作为输入，专家PID控制器74首先对设定值和系统功率误差进行查阅，接着对专家知识集进行查询，专家知识集提前装入很多不同专家的知识经验，最后进行专家知识的判断，将设定值、系统功率误差和功率输出结合专家知识集的矩阵规则，得到相应的控制量。系统功率误差和功率误差变化率作为体现单片机68性能以及调节作用的关键，可以对所建立的专家系统提出有效的修改提示。根据专家PID原理，不断对PID三个参数进行在线修改，不断自我学习和自我在线调整，经单片机68调用PID子程序控制，经模拟量输出模块71去控制执行单元53，达到提高光伏功率输出效率的目的。由于采用了PID 控制器73和专家PID控制器74组成的双模控制，可有效减小光伏发电系统输出功率在最大功率点的振荡，提高能量转换效率。。

综上所述，本发明将第一光伏组件和第二光伏组件收纳在集装箱内，实现了发电装置的整体运输，提高了机动性，降低了运输成本，解决了现有光伏电站无法移动、必须在安装地现场安装的弊端。本发明通过采用第一封盖机构和第二封盖机构的设计，一方面可以在运输过程中或不使用时，对第一光伏组件和第二光伏组件进行保护，避免第一太阳能电池板和第二太阳能电池板损坏，另一方面便于快速敞开集装箱顶端和左右两侧，使第一光伏组件和第二光伏组件移至集装箱外进行光伏发电。本发明通过太阳跟踪传感器实时监测太阳的方位，并将监测到的信息传输给控制器，控制器通过控制第一驱动机构、第二驱动机构更改第一太阳能电池板和第二太阳能电池板的倾斜角度，使第一太阳能电池板和第二太阳能电池板始终面对太阳强度最强的一面，吸收更多阳光，达到最大发电效率。本发明通过采用收展机构的设计，利用第一扇形齿轮啮合第二扇形齿轮，确保光伏支架在展开或收拢过程中始终保持稳定，通过设置连接片，确保第一扇形齿轮和第二扇形齿轮中心距的恒定，避免第一扇形齿轮和第二扇形齿轮在展开或收拢过程中分离，通过设置弹簧，当光伏支架展开或收拢一定角度时，光伏支架在弹簧拉力的作用下能实现自动展开或自动收拢，从而降低光伏支架展开或收拢的作用力。本发明中，第二光伏组件通过第一滑块滑动连接隔板，便于第二光伏组件快速移至集装箱外，并通过在第一滑块上设置具有短圆柱状凸起的缓冲器，当第二光伏组件移至集装箱外时，短圆柱状凸起可以吸收限位板对第一滑块的大部分冲击力，使缓冲器具有更好的缓冲效果。本发明通过引入PID控制器和专家PID 控制器组成的双模控制，在一定条件下，PID控制器和专家PID控制器可自动切换，使本发明既具有PID控制的优点，又具有专家PID控制的自适应性和灵活性，具有良好的动、稳态性能，可有效消除太阳能光伏系统在最大功率点的振荡，减少能量损失，提高能量转换效率。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种集装箱式太阳能光伏系统，包括集装箱、第一光伏组件、第二光伏组件、太阳跟踪传感器和控制器，其特征在于所述集装箱的左右两侧分别设有用于闭合或敞开集装箱左右两侧的第一封盖机构，所述集装箱的顶端设有用于闭合或敞开集装箱顶端的第二封盖机构，所述集装箱内固定安装有隔板，所述隔板将集装箱内的空间分隔成上层容纳腔和下层容纳腔，所述第一光伏组件位于上层容纳腔内，所述第二光伏组件分别位于下层容纳腔内的左右两侧；所述第一光伏组件包括第一底座、第一太阳能电池板和调节第一底座倾斜角度的第一驱动机构，所述第一太阳能电池板固定安装在第一底座的顶端，所述第一驱动机构安装在隔板上，且与第一底座相连；所述隔板底端的左右两侧均设有第一滑轨，所述第一滑轨上滑动连接有第一滑块，所述第二光伏组件的内侧设有固定机构，并通过固定机构与第一滑块固定连接，所述第二光伏组件包括若干光伏支架、第二底座、第二太阳能电池板和调节第二底座倾斜角度的第二驱动机构，所述第二驱动机构安装在光伏支架上，且与第二底座相连，所述第二太阳能电池板固定安装在第二底座的顶端，相邻两个所述光伏支架之间设有收展机构，所述光伏支架通过收展机构向外展开或向内收拢；所述太阳跟踪传感器设置在集装箱的顶端，所述控制器设置在集装箱上，且所述控制器分别电性连接太阳跟踪传感器、第一驱动机构和第二驱动机构；

所述第一封盖机构包括第一支架、伸缩架、第二滑轨、第一万向轮、第一滑槽、以及用于驱动第一支架和伸缩架沿第二滑轨长度方向滑动的第三驱动机构，所述第一支架的顶部固定连接有支撑板，所述支撑板的另一端与伸缩架固定连接，所述伸缩架远离第一支架的一侧固定连接有固定板，所述固定板的另一端与集装箱固定连接，所述第一万向轮分别固定安装在伸缩架的顶端和第一支架的顶端，所述第一万向轮与第一滑槽相匹配，且滑动连接第一滑槽，所述第一滑槽固定安装在集装箱的顶部，所述第二滑轨固定安装在集装箱的底部，所述第一支架的底端和伸缩架的底端均设有第二滑块，所述第二滑块滑动连接第二滑轨，所述第三驱动机构包括平移箱、链条、链条固定柱、主动齿轮、从动齿轮和驱动电机，所述平移箱位于第一支架和伸缩架之间，且靠近第二滑轨，所述平移箱的两端分别与第一支架的底部和伸缩架的底部相连，所述主动齿轮和从动齿轮位于平移箱内，所述从动齿轮分别位于主动齿轮的两侧，且所述主动齿轮和从动齿轮围成三角形，所述主动齿轮和从动齿轮的两侧分别转动连接平移箱的两侧，所述驱动电机固定安装在平移箱的顶端，所述驱动电机的输出轴贯穿平移箱后与主动齿轮相连，所述链条固定柱位于第二滑轨的内侧，且固定安装在集装箱底部的两侧，所述链条的一端与其中一个所述链条固定柱相连，所述链条的另一端穿过平移箱后与另一个所述链条固定柱相连，且所述链条的另一端啮合主动齿轮和从动齿轮，所述第一支架和伸缩架的外侧面安装有帘布；

所述第二封盖机构包括第二滑槽，封盖板、第二万向轮和合页，所述封盖板之间通过合页相连接，其中一个所述封盖板能够通过合页向外或者向内旋转折叠至与其相邻的另一个所述封盖板的外侧面或内侧面，所述第二万向轮分别固定安装在封盖板的两侧，所述第二万向轮与第二滑槽相匹配，且滑动连接第二滑槽，所述第二滑槽分别固定安装在集装箱顶端的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种集装箱式太阳能光伏系统，其特征在于所述伸缩架包括第二支架、第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的中部相铰接，所述第一连杆的两端、第二连杆的两端分别与相邻两个所述第二支架铰接，所述第二滑块设置在第二支架的底端，所述帘布和第二支架的外侧面固定连接，所述第一万向轮固定安装在第二支架的顶端。

3.根据权利要求1所述的一种集装箱式太阳能光伏系统，其特征在于所述第二封盖机构还包括用于限制封盖板移动的限位杆，所述限位杆铰接于集装箱的顶端。

4.根据权利要求1所述的一种集装箱式太阳能光伏系统，其特征在于所述第一驱动机构包括第一气缸和第二气缸，所述第一气缸和第二气缸分别固定安装在隔板顶端的左右两侧，所述第一气缸的输出端和第二气缸的输出端均与第一底座的底端相连接。

5.根据权利要求1所述的一种集装箱式太阳能光伏系统，其特征在于所述固定机构包括第一连接件、第二连接件和销子，所述第一连接件与光伏支架相连接，所述第二连接件与第一滑块相连接，所述第二连接件通过销子与第一连接件铰接。

6.根据权利要求1所述的一种集装箱式太阳能光伏系统，其特征在于所述第二驱动机构包括第三气缸和第四气缸，所述第三气缸和第四气缸分别固定安装在光伏支架顶端的左右两侧，所述第三气缸的输出端和第四气缸的输出端均与第二底座的底端相连接。

7.根据权利要求1所述的一种集装箱式太阳能光伏系统，其特征在于所述收展机构包括第一连接板、第二连接板、第一连杆、第二连杆、弹簧和连接片，所述第一连杆固定安装在第一连接板上，所述第二连杆固定安装在第二连接板上，所述弹簧的两端分别与第一连杆和第二连杆相连，所述连接片的两端分别与第一连接板和第二连接板铰接，所述第一连接板由连成一体的第一固定部和第一扇形齿轮构成，所述第二连接板由连成一体的第二固定部和第二扇形齿轮构成，所述第一扇形齿轮啮合第二扇形齿轮，所述第一固定部和第二固定部分别焊接在相邻两个所述光伏支架上。

8.根据权利要求1所述的一种集装箱式太阳能光伏系统，其特征在于所述控制器包括双模控制单元、电量参数检测单元、执行单元和监控显示单元，所述监控显示单元连接双模控制单元，所述双模控制单元包括单片机、开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、模式选择模块、PID控制器和专家PID控制器，所述单片机分别连接开关量模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、模式选择模块、PID控制器和专家PID控制器，所述模式选择模块分别连接开关量模块、PID控制器和专家PID控制器，所述电量参数检测单元连接模拟量输入模块、第一太阳能电池板、第二太阳能电池板和执行单元，所述执行单元包括依次连接的PWM控制器、Boost占空比控制电路和DC/DC直流变直流变换电路，所述PWM控制器连接模拟量输出模块，所述DC/DC直流变直流变换电路连接第一太阳能电池板和第二太阳能电池板。

9.根据权利要求8所述的一种集装箱式太阳能光伏系统，其特征在于所述电量参数检测单元包括输入电量检测电路和输出电量检测电路，所述输入电量检测电路连接第一太阳能电池板和第二太阳能电池板，所述输出电量检测电路连接DC/DC直流变直流变换电路。

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