一种移动式太阳能三级端子箱的制作方法

本发明属于太阳能与配电箱技术领域，尤其涉及一种移动式太阳能三级端子箱。

背景技术：

近几年来随着太阳能并网发电和城市配电网络的蓬勃发展，新增加的用电设备不断增多，用电设备不仅要有高的电接口的功能，而且还要有安全稳定性，因此对配电箱的要求较高。配电箱是人们家中必备的电力控制设备，其主要功能是用来集中安装开关和仪表电气设备的装置，是当下非常受欢迎的低压配电解决方案，配电箱根据其用途和功能的不同，可分为三级：总配电箱(又称固定式配电箱)、分配电箱(又称移动式配电箱)和开关箱，按照《施工用电三级配电系统基本技术要求》和《施工现场临时用电规范》—jgj46-2005技术要求，对于各级配电箱里面的配置有明确规定，三级配电须逐级保护，达到“一机、一闸、一漏、一箱、一锁”的总体要求，总配电箱为一级配电箱，是控制施工现场全部供电的集中点，应设在靠近电源的地方，分配电箱应装设在用电设备或负荷相对集中的地区；分配箱为二级配电箱，也叫分箱，是总配电箱的一个分支，控制施工现场某个范围的用电集中点，应设置在用电设备符合相对集中的地方；开关箱为三级配电箱，只能负责一台设备，严禁用一个开关电器直接控制两台及以上的用电设备，所谓的“一机、一闸、一漏、一箱、一锁”就是针对开关箱而言的，而且分配电箱与开关箱的距离不得超过30m，开关箱与其控制的固定式用电设备的水平距离不宜超过3m。

针对室外施工设备的供电状况始终得不到很好地解决，随着室外施工项目不断增多，人们对电能的需求和改善的愿望越来越迫切，作为控制室外所有电力控制的装置——基于太阳能的三级配电箱成为了必备的电力控制装置，由于太阳能端子箱在室外会出现一系列安装调节不便、太阳能电池板输出的电能不稳定、接线困难的问题和电源控制分配不合理的缺陷问题。目前施工现场临时用的端子箱无统一的技术配置，且移动不方便，没有设置短路、过载和漏电保护功能，容易发生触电、引发电气火灾的安全隐患，不符合安全用电和配电的性能要求，为此有必要提出一种新型的可方便移动的三级端子箱。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种移动式太阳能三级端子箱，根据本发明的太阳能三级端子箱可有效避免短路、过载、漏电等保护功能不合理的现象，而且保证了太阳能输出功率，满足了室外用电和配电的要求，本发明的端子箱移动方便，从而满足开关箱对应一机一闸、每台用电设备应有自己的开关箱施工要求，保证了施工现场用电安全，防止在用电过程中触电和电气火灾事故发生。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

根据本发发明的一个方面，提供了一种移动式太阳能三级端子箱，包括支撑脚架、箱体、盖体和门体，所述盖体固定盖合在箱体的顶端，所述箱体的门框的一边缘与门体的一侧边铰接活动安装，所述门体的另一侧边在关闭时通过门锁与所述箱体的门框的另一边缘连接，在所述盖体上方或在盖体两侧和后侧分别设置有太阳能电池板，在所述支撑脚架的顶端设置有用于固定所述箱体底端的旋转台，在所述旋转台内设置有用于收容且固定所述箱体底端的l型台阶，在所述箱体内自上而下设置有太阳能控制单元、接线单元和蓄电池，所述太阳能电池板与所述蓄电池连接，所述蓄电池与太阳能控制单元连接，所述太阳能控制单元与所述接线单元连接，在所述旋转台与支撑脚架底端之间且靠近支撑脚架底端设置有支撑台，在所述支撑台上设置有用于盘绕输电线的绞线盘，在所述箱体的底端设置有走线孔，盘绕在该胶线盘内的输电线的一端穿过走线孔与所述接线单元连接，该胶线盘上的输电线的另一端为自由端且从胶线盘的侧壁穿出。

优选的，在所述盖体上方设置所述太阳能电池板，在所述箱体上设置有支撑所述太阳能电池板的安装组件，该安装组件包括一个根或多根横穿设置在箱体中上部以及设置在箱体外部的横梁，在横梁的两端向上竖直设置有第一支撑柱和第二支撑柱，所述太阳能电池板的一边与所述第一支撑柱铰接，所述太阳能电池板的另一边与所述第二支撑柱滑动连接，所述横梁的两端通过斜杆与所述箱体连接。

优选的，所述第二支撑柱的高度远大于第一支撑柱的高度，所述第一支撑柱的高度大于盖体所在的平面高度。

上述方案进一步优选的，所述太阳能控制单元包括dc/dc变换器、充放电控制器、中央控制器、mppt控制器、逆变器、高压侧切换开关和变压器，所述太阳能电池板的输出端与所述dc/dc变换器的输入端连接，所述dc/dc变换器的输出端与所述充放电控制器的输入端连接，所述充放电控制器分别与所述逆变器和蓄电池连接，所述蓄电池的输出端与所述逆变器的输入端连接，所述中央控制器的控制端分别与所述充放电控制器的控制端、mppt控制器的控制端、逆变器的控制端连接，所述mppt控制器的输出端与所述dc/dc变换器连接，所述逆变器的输出端通过高压侧开关与所述变压器的高压侧连接，所述变压器的高压侧输出端与所述接线单元连接，在所述箱体的底端设置有散热装置，该散热装置与所述中央控制器连接。

优选的，所述太阳能控制单元还包括温湿度传感器、光照传感器和角度传感器，所述温湿度传感器的输出端、光照传感器的输出端、角度传感器的输出端分别与所述中央控制器连接。

上述方案进一步优选的，所述接线单元至少包括进线刀闸、进线空开、浪涌保护器和多个出线空开，所述进线刀闸的输入端通过供电线与电源侧连接，所述进线刀闸的输出端分别与所述进线空开的输入端、浪涌保护器的输入端连接，所述进线空开的输出端分别与每个出线空开的输入端连接，所述浪涌保护器的输出端通过导线与所述箱体连接，所述接线单元还包括供电插座，所述出线空开的输出端与所述供电插座连接。

优选的，所述箱体的顶端收容于所述盖体的底面，所述箱体的顶端与所述盖体的底面可拆卸连接形成一体。

上述方案进一步优选的，所述箱体的顶端封闭，且在所述箱体的顶端开设有透气孔，所述盖体的底面开设有与所述透气孔相互契合的通风孔。

上述方案进一步优选的，在所述盖体顶端外部还设置有提手，该提手呈弧形状。

上述方案进一步优选的，所述支撑脚架向下倾斜安装固定所述旋转台和支撑台，所述绞线盘还通过横跨在所述支撑脚架底端侧部上的加固件进行螺栓固定连接。

综上所述，由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

(1)、本发明可有效保证了开关箱(箱体)在分配电箱周围30m的范围内移动，开关箱可在用电设备的3m的范围进行移动，而且可有效避免短路、过载、漏电等保护功能不合理的现象，而且箱体移动方便，从而满足开关箱对应一机一闸、每台用电设备应有自己的开关箱或端子箱施工要求，保证了施工现场用电安全，防止在用电过程中触电和电气火灾事故发生，保证人身和设备安全。从而保障箱体连续可靠接地，从而有效改善了箱体内的温度过高而不能排出的问题。

(2)、太阳能三级端子箱密封性能较好，不易漏水，而且散热通风效果好，本发明还克服了现有的光伏发电端子箱成本较、电源利用效率较差和电源分配不合理的缺陷。本发明的太阳能三级端子箱采用了mppt控制器对太阳能电池板的mppt点实现动态调节，使得太阳能电池板在不同的温度环境下和不同光照强度下始终工作在最大功率点附近，以达到对蓄电池实现最高的充电效率，保证了太阳能输出功率，满足了室外用电和配电的要求。

附图说明

图1是本发明是一种移动式太阳能三级端子箱的平面结构示意图；

图2是本发明三级端子箱与支撑脚架之间的位置结构示意图；

图3是本发明的箱体的侧视图；

图4是本发明的箱体关闭状态时的正视图；

图5是本发明的箱体的a-a向剖视图；

图6是本发明的箱体的b-b向剖视图；

图7是本发明的太阳能控制单元的控制原理图；

图8是本发明的接线单元的电气原理图；

附图中，1-箱体，2-盖体，3-门体，4-接线单元，5-支撑脚架，6-蓄电池，7-太阳能控制单元，8-太阳能电池板，9-门锁，10-走线孔，11-散热装置，20-提手，21-通风孔，40-支撑条，50-旋转台，51-l型台阶，52-绞线盘，53-支撑台，54-加固件，55-轮子，56-驱动装置，70-dc/dc变换器，71-充放电控制器，72-中央控制器，73-mppt控制器，74-逆变器，75-高压侧切换开关，76-变压器，77-温湿度传感器，78-光照传感器，79-角度传感器，80-横梁，81-第一支撑柱，82-第二支撑柱，83-斜杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，根据本发明的一种移动式太阳能三级端子箱，包括支撑脚架5、箱体1、盖体2和门体3，所述盖体2固定盖合在箱体1的顶端，所述箱体1的门框的一边缘与门体3的一侧边铰接活动安装，所述门体3的另一侧边在关闭时通过门锁9与所述箱体1的门框的另一边缘连接，在所述门体3与所述箱体1的门框的接触边缘涂有一层防水涂料或密封胶条，在所述盖体2上方或在盖体两侧和后侧分别设置有太阳能电池板8，在所述支撑脚架5的顶端设置有用于固定所述箱体1底端的旋转台50，在所述旋转台50内设置有用于收容且固定所述箱体1底端的l型台阶51，从而使箱体1放置于该向下凹陷的l型台阶51内，从而提高了箱体1固定在所述旋转台50上的稳定性，不易晃动或滑动，而且不影响门体1的打开或闭合，在所述箱体1内自上而下设置有太阳能控制单元7、接线单元4和蓄电池6，所述太阳能电池板8与所述蓄电池6连接，所述蓄电池6与太阳能控制单元7连接，所述太阳能控制单元7与所述接线单元连接，在所述旋转台50与支撑脚架5底端之间且靠近支撑脚架5底端设置有支撑台53，在所述支撑台53上设置有用于盘绕输电线的绞线盘52，在所述箱体1的底端设置有走线孔10，盘绕在该胶线盘52内的输电线的一端穿过走线孔10与所述接线单元4连接，用电设备的电源线通过走线孔10穿出与所述用电设备进行连接进行供电，太阳能电池板8输出的电能使用输电线并经过走线孔10进入箱体进行转换，该胶线盘52上的输电线的另一端为自由端且从胶线盘52的侧壁穿出，从胶线盘52的侧壁穿出后，当拉动盘绕在胶线盘52内的输电线从而可以使箱体1(端子箱或开关箱)输出的电能供给用电设备使用，一般情况下，绞线盘52内缠绕的输电线不超过30m，从而使供电设备距离箱体1在30m以内的范围移动，在所述盖体2顶端外部还设置有提手20，该提手20呈弧形状以方便携带箱体1，在支撑脚架5的底端还可设置轮子55以方便移动整个支撑脚架，所述支撑脚架5向下倾斜安装固定所述旋转台50和支撑台53，所述绞线盘52还通过横跨在所述支撑脚架5底端侧部上的加固件54进行螺栓固定连接，所述箱体1的顶端收容于所述盖体2的底面，所述箱体1的顶端与所述盖体2的底面可拆卸连接形成一体，从而使箱体进行移动、安装和拆卸比较方便。

如图1、图3和图4所示，在所述盖体上方设置所述太阳能电池板8，在所述箱体1上设置有支撑所述太阳能电池板8的安装组件，该安装组件包括一个根或多根横穿设置在箱体1中上部以及设置在箱体1外部的横梁80，在横梁8的两端向上竖直设置有第一支撑柱81和第二支撑柱82，所述太阳能电池板8的一边与所述第一支撑柱81铰接，所述太阳能电池板8的另一边与所述第二支撑柱82滑动连接，所述横梁80的两端通过斜杆83与所述箱体1连接从而加强了横梁80的稳定性，所述第二支撑柱82的高度远大于第一支撑柱81的高度，所述第一支撑柱81的高度大于盖体2所在的平面高度，由横穿在箱体1中上部以及箱体1外部的横梁80组成的太阳能电池板8安装支撑框架后，并在横梁8的两端向上竖直设置有第一支撑柱81和第二支撑柱82，而且第一支撑柱81的高度略高于盖体2的高度，使太阳能电池板8的一端与第一支撑柱81铰接后进行向上倾斜安装，此时太阳能电池板8与所述第二支撑柱82滑动连接形成一定的倾斜度，从而很好地采集太阳光，调节太阳能电池板8与所述第二支撑柱82之间的相对高度，从而完成太阳能电池板8的倾斜度调节，始终与太阳光保持一定的夹角，通过设置在旋转台50正下方的驱动装置55(可选变频电机)驱动该旋转台50作水平转时，也带动太阳能电池板8作水平转动，从而消除了太阳光随时间变化时太阳能电池板8时背光的采集，可以随时跟踪太阳光的变化情况并驱动太阳能电池板8转动进行太阳光采集动作。

结合图1、图2、图5、图6和图7所示，所述太阳能控制单元7包括dc/dc变换器70、充放电控制器71、中央控制器72、mppt控制器73、逆变器74、高压侧切换开关75和变压器76，所述太阳能电池板8的输出端与所述dc/dc变换器70的输入端连接，所述dc/dc变换器70的输出端与所述充放电控制器71的输入端连接，所述充放电控制器71分别与所述逆变器74和蓄电池6连接，所述蓄电池6的输出端与所述逆变器74的输入端连接，所述中央控制器72的控制端分别与所述充放电控制器71的控制端、mppt控制器73的控制端、逆变器74的控制端连接，中央控制器72为arm单片机或dsp处理器。所述mppt控制器73的输出端与所述dc/dc变换器70连接，mppt控制器的全称“最大功率点跟踪”(maximumpowerpointtracking)太阳能控制器，通mppt控制器太阳能电池板的mppt点实现动态调节，使得太阳能电池板在不同的温度环境下和不同光照强度下始终工作在最大功率点附近，以达到对蓄电池实现最高的充电效率。所述逆变器74的输出端通过高压侧切换开关75与所述变压器76的高压侧连接，所述变压器76的高压侧输出端与所述接线单元4连接，在所述箱体1的底端设置有散热装置11，该散热装置11与所述中央控制器72连接，所述太阳能控制单元7还包括温湿度传感器77和光照传感器78，所述温湿度传感器的输出端、光照传感器的输出端分别与所述中央控制器72连接，所述太阳能控制单元7还包括温湿度传感器77、光照传感器78和角度传感器79，所述温湿度传感器77的输出端、光照传感器78的输出端、角度传感器79的输出端分别与所述中央控制器72连接。在本发明中，太阳能通过太阳能电池板8进行能量转换输送至dc/dc变换器70进行升压转换后，经过充放电控制器71送入蓄电池6进行存储，再通过逆变器74将电能转为交流电并进行滤波处理，然后通过高压侧切换开关75(一般使用高压开关组)分别接入一个或多个变压器76的高压侧进行分流处理以节省配电成本，通过变压器耦合输出高质量的电能并充分消除变压器的低压侧输出端与逆变器输出之间的波纹，提升了电能转换的质量，在本发明中还可以在变压器76的高压侧设置电流/电压互感器或电流/电压传感器，对高压侧的电压或/和电流进行检测跟踪，从而实时监测用电设备的用电负荷情况，从变压器76输出的电能通过接线单元4到达交流用电设备中，与此同时，光照传感器78和角度传感器79分别采集太阳光的照射到太阳能电池板8的光照强度和感测太阳能电池板8所在的位置角度，并通过旋转台50及时调整太阳能电池板8的角度，消除背光阴影，温湿度传感器77检测箱体1内部的温度和湿度并通过散热装置11(吹风机或排风扇)对箱体1内部的温湿度进行调整。在本发明中，所述箱体1的顶端收容于所述盖体2的底面，所述箱体1的顶端与所述盖体2的底面可拆卸连接形成一体，所述箱体1的顶端封闭，且在所述箱体1的顶端开设有透气孔22，所述盖体1的底面开设有与所述透气孔22相互契合的通风孔21，盖体2的底面大于箱体1的顶端面可有效防止雨水淋湿箱体1内的电气部件，箱体1内部的电气器件工作时产生的热量通过透气孔22散出，并通过盖体2的底面的通风孔21排出，使箱体1内的温度升高时，避免了导致线刀闸、进线空开或出线空开跳闸现象的发生，从而有效改善了箱体1内的温度过高而不能排出的问题，通过启动散热装置11加速箱体1内的热空气或湿气从通风孔21排出，当温湿度传感器77检测箱体1内部的温度和湿度过大时，并通过启动散热装置11将对箱体1内部的湿气或高温空气从箱体1底部往通风孔21排出，加速了温度降低的速度。

在本发明中，结合图1、图3和图7中央控制器72首先检测太阳能电池板2的输出电压幅值，当光照强度充足的条件下，输出电压幅值大于预设值时，则采用启动mppt控制器73，并通过dc/dc变换器70及充放电控制器71完成对蓄电池6(蓄电池组)的充电，同时利用逆变器74将直流电逆变成220v交流电，经过接线单元4为用电设备提供电源；当光照强度不足时，若中央控制器72检测到太阳能电池板8的输出电压幅值小于预设值时，则检测蓄电池6内电量容量，若蓄电池6内电量充足，则蓄电池6通过逆变器74完成直流电与220v交流电逆变，用电设备提供电源，若蓄电池6电量不足时，通过控制切换高压侧切换开关75完成太阳能电源与市电供电的切换。

在本发明中，结合图1、图3、图5、图7和图8所示，变压器76输出的电源通过高压侧开关75接入接线单元4进行电源分配，所述接线单元4至少包括进线刀闸qs1、进线空开qs2、浪涌保护器sf和多个出线空开，箱体中进线空开qs2的额定电流不大于32a,漏电保护器的漏电流不大于30ma，额定漏电动作时间不应大于0.1s，出线空开的漏电保护器的额定电流不大于32a，漏电流不大于30ma，所述进线刀闸qs1的输入端与变压器76的低压侧(输出端为电源侧)连接进行供电，或者通过供电线与电源侧连接(盘绕在绞线盘52的供电线连接)，所述进线刀闸qs1的输出端分别与所述进线空开qs2的输入端、浪涌保护器sf的输入端连接，所述进线空开qs2的输出端分别与每个出线空开的输入端连接，所述出线空开由出线空开qf1、出线空开qf2、出线空开qf3、出线空开qf4和出线空开qf5组成，其中，出线空开qf1和出线空开qf2为三相380v空开，出线空开qf3、出线空开qf4和出线空开qf5为3个220v单相空开，所述接线单元4还包括供电插座，所述出线空开的输出端与所述供电插座tc连接，220v单相空开与所述供电插座tc连接进行供电，所述浪涌保护器sf的输出端通过导线与所述箱体1连接。浪涌保护器fs用于避免雷击、短路或用电设备突然启动或关闭而产生的浪涌电流，导致端子箱的开关部件或用电设备造成损害，同时保证了箱体连续可靠接地，因此，通过本发明的太阳能端子箱输出用电设备所需要的稳定可靠电源，而且可以对太阳能供电和市电网络进行切换，大大提高了用电设备的接线效率，避免了设备在用电过程中市电中断或电池供电不足导致设备停止运行的，因此通过太阳能转换为电能，可实现设备的循环供能，大大提高了设备的工作效率，满足了现场施工的电能配电要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。