本發(fā)明屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的不斷提高，人們進行戶外旅游的機會越來越多，在戶外旅游的過程中通常會有對制冷的需求；偏遠地區(qū)醫(yī)療人員行醫(yī)過程中攜帶的疫苗等藥品也有冷藏需求；軍隊移動作戰(zhàn)中的軍事和軍人的生活用冷也對制冷技術(shù)提出了要求。這些應(yīng)用場景中不斷擴大的用冷需求促進了移動制冷技術(shù)的不斷發(fā)展。

光伏便攜式冰箱就屬于移動制冷技術(shù)的應(yīng)用，其使用太陽能作為能源，取之不盡且環(huán)境友好。光伏冰箱具有良好的季節(jié)匹配性，即夏天輻照強制冷功率大，同時冷量需求也大，冬季反之。光伏便攜式冰箱的使用不受地理位置的限制，可以滿足電網(wǎng)未覆蓋的偏遠地區(qū)的制冷需求，亦可滿足人們戶外出行中的制冷需要。這些市場需求以及光伏冰箱良好的節(jié)能和環(huán)保屬性為其推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)有研究中光伏冰箱系統(tǒng)基本由光伏電池組件、控制器、蓄電池、逆變器、直流或交流冰箱組成，其使用雖然可以在一定程度上緩解光伏冰箱受太陽輻照的限制，但缺點也較多，主要有以下幾點：

1、蓄電池往往是系統(tǒng)部件中重量最重的，會大大降低系統(tǒng)的便攜性和可移動性；

2、蓄電池的使用會大大增加系統(tǒng)的初期投資成本，蓄電池的壽命相較于系統(tǒng)其他部件要短得多，一般只有兩到三年，后期維護更換也會增加成本；

3、蓄電池的儲能和能量釋放利用——兩次能量的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化過程大大降低了系統(tǒng)的綜合效率；

4、蓄電池的生產(chǎn)使用和最后的回收處理過程中都有可能對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的廢物污染。

不使用蓄電池作為儲能裝置，將光伏電池板直接與直流冰箱連接驅(qū)動冰箱運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)被稱為便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)，便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)沒有蓄電池充放電和逆變環(huán)節(jié)，能夠提高系統(tǒng)的運行效率，降低系統(tǒng)的投資成本，簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，增加系統(tǒng)的實用性；冰箱中使用直流變頻壓縮機能夠降低啟動電流，低輻照條件下更容易啟動運轉(zhuǎn)；為了讓冰箱在沒有太陽輻照的情況下也能保證內(nèi)部溫度在一定時間范圍內(nèi)滿足需求，可以在冰箱內(nèi)部設(shè)置冰盒蓄冷，成本低廉，卻能達到和蓄電池類似的效果。但是受限于太陽輻照不穩(wěn)定的弊端，直驅(qū)冰箱可能存在當太陽輻照強度變化較大時壓縮機頻繁啟停的問題；太陽輻照強度變化時，發(fā)電功率也隨之變化，如何更有效地利用發(fā)出來的電，也是一個需要解決的問題。

有鑒于此，確有必要提供一種壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)，其可以避免當太陽輻照強度變化較大時壓縮機頻繁啟停的問題，而且系統(tǒng)中免去了蓄電池，大大降低了系統(tǒng)的成本，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，減輕了系統(tǒng)重量，使系統(tǒng)更加便攜。該系統(tǒng)根據(jù)輻照信號強弱，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，符合獨立光伏系統(tǒng)中能量的供需規(guī)律，系統(tǒng)的能量利用效率更高，制冷速率更快，能夠滿足在戶外使用光伏冰箱快速制冷的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)，其可以避免當太陽輻照強度變化較大時壓縮機頻繁啟停的問題，而且系統(tǒng)中免去了蓄電池，大大降低了系統(tǒng)的成本，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，減輕了系統(tǒng)重量，使系統(tǒng)更加便攜。該系統(tǒng)根據(jù)輻照信號強弱，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，符合獨立光伏系統(tǒng)中能量的供需規(guī)律，系統(tǒng)的能量利用效率更高，制冷速率更快，能夠滿足在戶外使用光伏冰箱快速制冷的需求。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)，包括光伏電池板、太陽輻照傳感器、直流電壓變送器和直流變頻冰箱，所述直流變頻冰箱包括冰箱箱體和設(shè)置于所述冰箱箱體內(nèi)的直流變頻壓縮機、壓縮機控制器和溫控器，所述光伏電池板與所述壓縮機控制器連接，所述太陽輻照傳感器和所述直流電壓變送器共同組成壓縮機調(diào)速信號發(fā)生模塊，所述壓縮機調(diào)速信號發(fā)生模塊與所述溫控器串接后與所述壓縮機控制器連接，所述壓縮機控制器的輸出接口與所述直流變頻壓縮機連接。

作為本發(fā)明壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)的一種改進，所述光伏電池板通過直流熔斷器與所述壓縮機控制器連接。

作為本發(fā)明壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)的一種改進，所述直流變頻冰箱還包括冷凝器、毛細管和蒸發(fā)器，所述冷凝器、所述毛細管和所述蒸發(fā)器均設(shè)置于所述冰箱箱體內(nèi)，所述直流變頻壓縮機依次通過所述冷凝器和所述毛細管與所述蒸發(fā)器連接，所述蒸發(fā)器與所述直流變頻壓縮機連接。

作為本發(fā)明壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)的一種改進，所述直流變頻壓縮機的另一個輸出接口連接有直流風(fēng)扇，并且所述直流風(fēng)扇設(shè)置于所述冰箱箱體內(nèi)。

作為本發(fā)明壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)的一種改進，所述冰箱箱體內(nèi)設(shè)置有蓄冷冰盒，所述蓄冷冰盒靠近所述蒸發(fā)器設(shè)置。

作為本發(fā)明壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)的一種改進，所述蓄冷冰盒通過卡扣固定于所述冰箱箱體的內(nèi)壁上。

作為本發(fā)明壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)的一種改進，所述光伏電池板包括若干塊，若干塊所述光伏電池板通過合頁鉸接連接，折疊狀態(tài)下，所述光伏電池板貼合于所述冰箱箱體的表面。

作為本發(fā)明壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)的一種改進，所述冰箱箱體與所述光伏電池板之間通過可收縮的支架連接，所述支架的一端與所述冰箱箱體可轉(zhuǎn)動地連接，所述支架的另一端與相鄰的兩塊所述光伏電池板之間的連接處連接。

作為本發(fā)明壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)的一種改進，所述冰箱箱體的厚度大于5cm，所述冰箱箱體包括金屬材質(zhì)的內(nèi)殼、金屬材質(zhì)的外殼和設(shè)置于所述內(nèi)殼和所述外殼之間的環(huán)戊烷發(fā)泡保溫材料層。

作為本發(fā)明壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)的一種改進，所述冰箱箱體的外表面設(shè)置有反光涂層。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

第一，在系統(tǒng)中，使用直流變頻壓縮機相較于交流變頻壓縮機，沒有逆變過程造成的能量損失，克服了交流變頻壓縮機的電磁噪音與轉(zhuǎn)子損耗，具有比交流變頻壓縮機效率高與噪音低的優(yōu)點；直流變頻壓縮機能以較小轉(zhuǎn)速啟動，實現(xiàn)軟啟動功能，降低對啟動電流的要求，保證低輻照條件下也能成功啟動運行，同時也保護了系統(tǒng)部件的安全。

第二，系統(tǒng)中免去了蓄電池，大大降低了系統(tǒng)的成本，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，減輕了系統(tǒng)重量，使系統(tǒng)更加便攜。

第三，根據(jù)輻照信號強弱，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，符合獨立光伏系統(tǒng)中能量的供需規(guī)律，系統(tǒng)的能量利用效率更高，制冷速率更快，滿足在戶外使用光伏冰箱快速制冷的需求。

第四，壓縮機轉(zhuǎn)速主動跟隨輻照強度變化而變化的另一大優(yōu)點就是，在直驅(qū)系統(tǒng)中可以避免輻照不穩(wěn)定所造成的壓縮機頻繁啟停問題，保護設(shè)備安全。

第五，將光伏電池板與冰箱箱體通過合頁、支架有機地結(jié)合在了一起，增加了系統(tǒng)的一體性和便攜性，也更加美觀；在夜晚或無輻照的情況下，折疊收起光伏板，使其成為冰箱箱體的一部分，增加了冰箱的保溫性，使內(nèi)部低溫環(huán)境維持更長時間。

第六，光伏電池板的支架角度可調(diào)，可最大限度地接收可利用的輻照資源。

第七，冰箱箱體外表面噴涂反光涂層，在戶外使用時，能夠反射照射到箱體上的太陽輻照，減少額外的熱，降低冷量損失。

第八，便攜式冰箱內(nèi)部使用直流小風(fēng)扇，使內(nèi)部形成強制對流換熱，快速降溫，這也更加符合在戶外使用的場景需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為本發(fā)明的使用狀態(tài)圖之一(光伏電池板折疊收起時)。

圖3為本發(fā)明的使用狀態(tài)圖之二(光伏電池板折疊撐起時)。

具體實施方式

以下將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明及其有益效果作進一步詳細的描述，但是，本發(fā)明的具體實施方式并不限于此。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供的壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照改變的無蓄電池便攜式光伏直驅(qū)冰箱系統(tǒng)，包括光伏電池板1、太陽輻照傳感器2、直流電壓變送器3和直流變頻冰箱4，直流變頻冰箱4包括冰箱箱體41和設(shè)置于冰箱箱體41內(nèi)的直流變頻壓縮機42、壓縮機控制器43和溫控器44，光伏電池板1與壓縮機控制器43連接，太陽輻照傳感器2和直流電壓變送器3共同組成壓縮機調(diào)速信號發(fā)生模塊，壓縮機調(diào)速信號發(fā)生模塊與溫控器44串接后與壓縮機控制器43連接，壓縮機控制器43的輸出接口與直流變頻壓縮機42連接。太陽輻照傳感器2將輻照強度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，太陽輻照傳感器2能夠?qū)⑻栞椪諒姸刃盘栟D(zhuǎn)化為毫伏級的直流電壓信號。直流電壓變送器3能夠?qū)⒑练壍闹绷麟妷盒盘柾ㄟ^放大電路放大到壓縮機控制器43能夠識別的大小等級。直流變頻壓縮機42具有軟啟動(在較低轉(zhuǎn)速下啟動)功能。壓縮機控制器43具有直流電源接入接口和調(diào)速信號接入接口，輸出方面具有直流變頻壓縮機42供電輸出和12V直流風(fēng)扇電源輸出接口。光伏電池板1與壓縮機控制器43直接相連，沒有蓄電池充放電的環(huán)節(jié)，光伏電池板1所發(fā)出的電能直接驅(qū)動直流變頻壓縮機42運轉(zhuǎn)。

通過直流電壓變送器3放大后經(jīng)信號傳輸線傳出；通過設(shè)置溫控器44可以實現(xiàn)冰箱內(nèi)部溫度的控制，壓縮機調(diào)速信號發(fā)生模塊和溫控器44協(xié)同工作可以實現(xiàn)冰箱在普通恒溫制冷和強制制冷制冰兩種模式之間切換。壓縮機調(diào)速信號發(fā)生模塊能夠?qū)崿F(xiàn)能量的最大化利用和制冷效率的提高，直流變頻壓縮機42轉(zhuǎn)速主動跟隨輻照強度變化，亦能防止因輻照變化引起的壓縮機頻繁啟停，保護直流變頻壓縮機42。

光伏電池板1通過直流熔斷器5與壓縮機控制器43連接，太陽光直射到光伏電池板1上，光伏電池板1將光能轉(zhuǎn)換為電能通過輸電線將電能供給壓縮機控制器43。直流熔斷器5能夠防止直流變頻壓縮機42在啟動階段瞬間電流過大而導(dǎo)致的系統(tǒng)部件的損毀。

直流變頻冰箱4還包括冷凝器45、毛細管46和蒸發(fā)器47，冷凝器45、毛細管46和蒸發(fā)器47均設(shè)置于冰箱箱體41內(nèi)，直流變頻壓縮機42依次通過冷凝器45和毛細管46與蒸發(fā)器47連接，蒸發(fā)器47與直流變頻壓縮機42連接。壓縮機控制器43、直流變頻壓縮機42、冷凝器45、毛細管46和蒸發(fā)器47共同形成制冷回路。壓縮機控制器43的一路輸出接口接入直流變頻壓縮機42，直流變頻壓縮機42作為制冷回路的心臟，為制冷劑在管道中流動提供了源源不斷的動力，經(jīng)直流變頻壓縮機42壓縮后的高溫高壓狀態(tài)的制冷劑蒸氣排出后，經(jīng)管道流動至冷凝器45釋放熱量到環(huán)境中，冷凝器45布置在冰箱箱體41內(nèi)，壓緊在外殼金屬壁內(nèi)部；冷凝后的制冷劑流體再經(jīng)毛細管46等焓膨脹為低溫低壓的制冷劑液體，后經(jīng)蒸發(fā)器47蒸發(fā)吸熱，恢復(fù)蒸汽狀態(tài)，又回流到直流變頻壓縮機42中，完成一個制冷循環(huán)，蒸發(fā)器47布置在冰箱箱體41內(nèi)，壓緊在內(nèi)壁金屬殼內(nèi)側(cè)。

直流變頻壓縮機42的另一個輸出接口連接有直流風(fēng)扇48，并且直流風(fēng)扇48設(shè)置于冰箱箱體41內(nèi)。直流風(fēng)扇48布置在冰箱箱體41內(nèi)部，在冰箱箱體41內(nèi)部封閉環(huán)境中形成強制對流換熱，提高換熱效率，快速降低溫度。

冰箱箱體41內(nèi)設(shè)置有蓄冷冰盒49，蓄冷冰盒49靠近蒸發(fā)器47設(shè)置。蓄冷冰盒49的材料為鋁或不銹鋼，蓄冷冰盒49通過卡扣固定于冰箱箱體41的內(nèi)壁上，無需蓄冷時可將其取出，為物品迅速降溫；蓄冷冰盒49內(nèi)容物為普通純凈水，當冰箱工作在制冰模式時，蓄冷冰盒49里制得的冰可以取出使用。

光伏電池板1包括若干塊，若干塊光伏電池板1通過合頁6鉸接連接，折疊狀態(tài)下，光伏電池板1貼合于冰箱箱體41的表面。在折疊收起狀態(tài)下，光伏電池板1與冰箱箱體41有機地結(jié)合在了一起，既增加了冰箱的保溫性，又提高的系統(tǒng)的一體性、便攜性和美觀度。本發(fā)明中，光伏電池板1為單晶或多晶硅電池板，由4塊較小面積電池板組成。

冰箱箱體41與光伏電池板1之間通過可收縮的支架7連接，支架7的一端與冰箱箱體41可轉(zhuǎn)動地連接，支架7的另一端與相鄰的兩塊光伏電池板1之間的連接處連接。支架7可以調(diào)節(jié)展開狀態(tài)的光伏電池板1與水平面之間的夾角，滿足一年中不同時期太陽高度角不同的使用場景。支架7的下端與冰箱箱體41的下部連接，所以并不影響箱蓋的打開和取放物品。

冰箱箱體41的厚度大于5cm，以保證戶外使用中良好的保溫效果。冰箱箱體1包括金屬材質(zhì)的內(nèi)殼、金屬材質(zhì)的外殼和設(shè)置于內(nèi)殼和外殼之間的環(huán)戊烷發(fā)泡保溫材料層。

冰箱箱體41的外表面設(shè)置有反光涂層，反射照在冰箱箱體41的陽光，降低太陽輻照造成冰箱內(nèi)部的冷量損失。

本發(fā)明的工作原理為：

太陽光線照射到光伏電池板1上產(chǎn)生直流電能，當太陽輻照達到直流變頻壓縮機42的最小啟動強度時，冰箱以最低轉(zhuǎn)速啟動，可以確保冰箱在較低輻照條件下也能夠順利啟動運行，同時保護系統(tǒng)部件的安全；冰箱內(nèi)部直流風(fēng)扇48也隨之啟動，在冰箱內(nèi)部形成強制對流換熱，加快內(nèi)部空間的冷卻速度；輻照強度發(fā)生變化時，太陽輻照傳感器2及直流電壓變送器3組成的壓縮機調(diào)速信號發(fā)生模塊輸出的調(diào)速電壓信號大小也隨之發(fā)生變化，壓縮機控制器43根據(jù)接收到的調(diào)速電壓信號不同，輸出相應(yīng)頻率的PWM信號，驅(qū)動直流變頻壓縮機42運轉(zhuǎn)，以達到壓縮機轉(zhuǎn)速隨輻照強度變化而變化的目的；制冷量也隨著輻照強度變化而變化，輻照強度越強，制冷量越多，能量利用率越高。

通過將溫控器44和壓縮機調(diào)速信號發(fā)生模塊串聯(lián)之后接入壓縮機控制器43，調(diào)節(jié)溫控器44的設(shè)定值，本發(fā)明可實現(xiàn)兩種工作模式：普通恒溫制冷模式和強制制冷制冰模式，具體實現(xiàn)方式為當溫控器44設(shè)定為定值溫度，箱內(nèi)溫度高于該溫度值時，溫控器44導(dǎo)通，直流變頻壓縮機42隨調(diào)速信號變化改變轉(zhuǎn)速工作，迅速降溫達到溫度設(shè)定值后，溫控器44斷路，直流變頻壓縮機42停機，溫度回升后，溫控器44又恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，直流變頻壓縮機42重新開始工作。如此循環(huán)，冰箱內(nèi)部穩(wěn)定在一定溫度范圍內(nèi)，滿足一些應(yīng)用場景下對溫度的要求；另一種模式是將溫控器44設(shè)定為始終導(dǎo)通狀態(tài)，此模式下直流變頻壓縮機42連續(xù)工作制冰蓄冷。

總之，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

第一，在系統(tǒng)中，使用直流變頻壓縮機42相較于交流變頻壓縮機，沒有逆變過程造成的能量損失，克服了交流變頻壓縮機的電磁噪音與轉(zhuǎn)子損耗，具有比交流變頻壓縮機效率高與噪音低的優(yōu)點；直流變頻壓縮機42能以較小轉(zhuǎn)速啟動，實現(xiàn)軟啟動功能，降低對啟動電流的要求，保證低輻照條件下也能成功啟動運行，同時也保護了系統(tǒng)部件的安全。

第二，系統(tǒng)中免去了蓄電池，大大降低了系統(tǒng)的成本，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，減輕了系統(tǒng)重量，使系統(tǒng)更加便攜。

第三，根據(jù)輻照信號強弱，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，符合獨立光伏系統(tǒng)中能量的供需規(guī)律，系統(tǒng)的能量利用效率更高，制冷速率更快，滿足在戶外使用光伏冰箱快速制冷的需求。

第四，壓縮機轉(zhuǎn)速主動跟隨輻照強度變化而變化的另一大優(yōu)點就是，在直驅(qū)系統(tǒng)中可以避免輻照不穩(wěn)定所造成的壓縮機頻繁啟停問題，保護設(shè)備安全。

第五，將光伏電池板1與冰箱箱體41通過合頁、支架7有機地結(jié)合在了一起，增加了系統(tǒng)的一體性和便攜性，也更加美觀；在夜晚或無輻照的情況下，折疊收起光伏電池板1，使其成為冰箱箱體41的一部分，增加了冰箱的保溫性，使內(nèi)部低溫環(huán)境維持更長時間。

第六，光伏電池板1的支架7角度可調(diào)，可最大限度地接收可利用的輻照資源。

第七，冰箱箱體41外表面噴涂反光涂層，在戶外使用時，能夠反射照射到箱體上的太陽輻照，減少額外的熱，降低冷量損失。

第八，便攜式冰箱內(nèi)部使用直流小風(fēng)扇，使內(nèi)部形成強制對流換熱，快速降溫，這也更加符合在戶外使用的場景需求。

本發(fā)明不使用電網(wǎng)電能，能夠滿足偏遠地區(qū)和戶外使用場景的用冷需求，對更有效地利用可再生能源具有深遠意義。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進行適當?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。