CN102347400A - 太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池板控制装置，具体是一种太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置。本发明解决了目前尚无一种能够保证太阳光始终垂直照射太阳能电池板表面且能够对太阳能电池板表面进行自动清洁的装置的问题。太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置包括太阳定位跟踪装置、太阳能电池板动作装置、太阳能电池板表面灰尘自动清洁装置、以及主控器；所述太阳定位跟踪装置包括底板、投影杆、太阳能电池组环形阵列、以及第一液压系统；所述太阳能电池板动作装置包括基座、以及第二液压系统。本发明有效解决了目前尚无一种能够保证太阳光始终垂直照射太阳能电池板表面且能够对太阳能电池板表面进行自动清洁的装置的问题，适用于太阳能发电站。

Description

太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置
技术领域
本发明涉及太阳能电池板控制装置，具体是一种太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置。
背景技术
太阳能发电具有安全可靠、无污染、无噪声、且不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击等优点，但其在实际运行中面临两大问题：一是在太阳移动的过程中，由于太阳能电池板固定在太阳能电池板基座上，无法保证太阳光始终垂直照射太阳能电池板表面，导致太阳能电池板的采光效率较低，进而导致太阳能电池板的光电转换效率低下。二是由于太阳能电池板长期露天放置于室外，时间一长，太阳能电池板表面便容易被灰尘或杂物覆盖，导致太阳能电池板的采光效率降低，进而影响太阳能电池板的光电转换效率。基于上述问题，有必要发明一种能够保证太阳光始终垂直照射太阳能电池板表面且能够对太阳能电池板表面进行自动清洁的装置，以提高太阳能电池板的光电转换效率。然而目前并无这样一种装置。
发明内容
本发明为了解决目前尚无一种能够保证太阳光始终垂直照射太阳能电池板表面且能够对太阳能电池板表面进行自动清洁的装置的问题，提供了一种太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置，包括太阳定位跟踪装置、太阳能电池板动作装置、太阳能电池板表面灰尘自动清洁装置、以及主控器；所述太阳定位跟踪装置包括底板、投影杆、太阳能电池组环形阵列、以及第一液压系统；投影杆垂直固定于底板上表面；太阳能电池组环形阵列包括若干个围绕投影杆的轴线均匀分布固定于底板上表面的电池单元，各个电池单元的信号输出端均与主控器的信号输入端相连；第一液压系统的信号输入端与主控器的信号输出端相连，第一液压系统的执行元件与底板下表面连接；所述太阳能电池板动作装置包括基座、以及第二液压系统；第二液压系统的信号输入端与主控器的信号输出端相连，第二液压系统的执行元件与基座下表面连接；所述太阳能电池板表面灰尘自动清洁装置包括电机支承座、支承于电机支承座上的驱动电机、连接于驱动电机的输出轴上的清洁滚刷、固定于电机支承座下表面的轴承座、以及支承于轴承座上的轮轴；驱动电机的输出轴上安装有小齿轮；轮轴上安装有与小齿轮啮合的大齿轮；基座上表面固定有齿条和传动槽；大齿轮啮合于齿条上；轴承座下表面安装有支撑轮，支撑轮嵌装于传动槽内；基座上表面上、下两侧边缘分别固定有上限位开关和下限位开关；上限位开关的信号输出端和下限位开关的信号输出端均与主控器的信号输入端相连；驱动电机的控制端与主控器的信号输出端相连。所述主控器为本领域技术人员容易实现的结构，可以有多种结构变形。
工作时，将太阳能电池板安装于基座上表面，并保证太阳能电池板表面与太阳光入射方向的角度等于底板表面与太阳光入射方向的角度。具体工作过程分为太阳能电池板自动跟踪过程和太阳能电池板自动清洁过程。太阳能电池板自动跟踪过程具体如下：在太阳能电池板的采光过程中，主控器对底板上的太阳能电池组环形阵列中的各个电池单元的电压进行实时扫描，当底板表面与太阳光的入射方向不垂直时，投影杆会产生投影并遮挡太阳能电池组环形阵列中的某个电池单元，导致该电池单元的电位较其它未被遮挡的电池单元的电位偏低，主控制器由此检测到太阳能电池组环形阵列中各个电池单元的电压分布，并根据电压分布判断计算出太阳的相对方位，据此向第一液压系统发出动作指令，第一液压系统根据动作指令调整底板表面与太阳光入射方向的角度，使得底板表面与太阳光入射方向垂直，即使得太阳能电池组环形阵列中的各个电池单元的电位相同；主控制器在向第一液压系统发出动作指令时，会向第二液压系统发出同步动作指令，第二液压系统根据同步动作指令调整基座上的太阳能电池板表面与太阳光入射方向的角度，使得太阳能电池板表面与太阳光入射方向垂直，保证太阳光始终垂直照射太阳能电池板表面，从而保证太阳能电池板的采光效率始终较高。太阳能电池板自动清洁装置有滚刷和刮刷两种形式，下面以滚刷为例，其清洁过程具体如下：当太阳能电池板表面被灰尘或杂物覆盖时，将清洁滚刷的刷面支撑在太阳能电池板表面，通过主控器控制驱动电机进行起动，驱动电机驱动清洁滚刷进行旋转，对太阳能电池板表面进行清洁。同时，驱动电机通过小齿轮带动大齿轮进行旋转，使得大齿轮沿齿条自上而下进行直线滚动，进而带动清洁滚刷沿太阳能电池板表面自上而下进行清洁。当清洁滚刷移动至太阳能电池板表面下边缘（触碰到下限位开关）时，下限位开关向主控器发出信号，主控器根据信号控制驱动电机进行反转，使得大齿轮沿齿条自下而上进行直线滚动，进而带动清洁滚刷沿太阳能电池板表面自下而上进行清洁，当清洁滚刷移动至太阳能电池板表面上边缘（触碰到上限位开关）时，上限位开关向主控器发出信号，主控器控制驱动电机停转，由此完成一次清洁循环操作。在大齿轮沿齿条进行直线滚动的同时，电机支承座、驱动电机、轴承座、轮轴均沿太阳能电池板表面进行同步直线运动，支撑轮沿传动槽进行同步直线运动。基于以上过程，本发明所述的太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置不仅能够保证太阳光始终垂直照射太阳能电池板表面，而且实现了对太阳能电池板表面进行自动清洁。由此，本发明所述的太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置有效提高了太阳能电池板的光电转换效率，进而提高了太阳能发电站的发电效率。
本发明有效解决了目前尚无一种能够保证太阳光始终垂直照射太阳能电池板表面且能够对太阳能电池板表面进行自动清洁的装置的问题，适用于太阳能发电站。
附图说明
图1是本发明的太阳定位跟踪装置的结构示意图。
图2是本发明的太阳能电池板动作装置的结构示意图。
图3是本发明的太阳能电池板表面灰尘自动清洁装置的结构示意图。
图4是图3的侧视图。
图中：1-底板，2-投影杆，3-太阳能电池组环形阵列，4-基座，5-电机支承座，6-驱动电机，7-清洁滚刷，8-轴承座，9-轮轴，10-小齿轮，11-大齿轮，12-齿条，13-传动槽，14-支撑轮。
具体实施方式
太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置，包括太阳定位跟踪装置、太阳能电池板动作装置、太阳能电池板表面灰尘自动清洁装置、以及主控器；
所述太阳定位跟踪装置包括底板1、投影杆2、太阳能电池组环形阵列3、以及第一液压系统；投影杆2垂直固定于底板1上表面；太阳能电池组环形阵列3包括若干个围绕投影杆2的轴线均匀分布固定于底板1上表面的电池单元，各个电池单元的信号输出端均与主控器的信号输入端相连；第一液压系统的信号输入端与主控器的信号输出端相连，第一液压系统的执行元件与底板1下表面连接；
所述太阳能电池板动作装置包括基座4、以及第二液压系统；第二液压系统的信号输入端与主控器的信号输出端相连，第二液压系统的执行元件与基座4下表面连接；
所述太阳能电池板表面灰尘自动清洁装置包括电机支承座5、支承于电机支承座5上的驱动电机6、连接于驱动电机6的输出轴上的清洁滚刷7、固定于电机支承座5下表面的轴承座8、以及支承于轴承座8上的轮轴9；驱动电机6的输出轴上安装有小齿轮10；轮轴9上安装有与小齿轮10啮合的大齿轮11；基座4上表面固定有齿条12和传动槽13；大齿轮11啮合于齿条12上；轴承座8下表面安装有支撑轮14，支撑轮14嵌装于传动槽13内；基座4上表面上、下两侧边缘分别固定有上限位开关和下限位开关；上限位开关的信号输出端和下限位开关的信号输出端均与主控器的信号输入端相连；驱动电机6的控制端与主控器的信号输出端相连；
所述主控器包括太阳定位跟踪控制模块、太阳能电池板动作控制模块、太阳能电池板表面灰尘自动清洁控制模块、以及自动复位模块；其中，各个电池单元的信号输出端均与太阳定位跟踪控制模块的信号输入端相连；太阳能电池板动作控制模块的信号输入端和第一液压系统的信号输入端均与太阳定位跟踪控制模块的信号输出端相连；第二液压系统的信号输入端与太阳能电池板动作控制模块的信号输出端相连；上限位开关的信号输出端和下限位开关的信号输出端均与太阳能电池板表面灰尘自动清洁控制模块的信号输入端相连；驱动电机6的控制端与太阳能电池板表面灰尘自动清洁控制模块的信号输出端相连；第一液压系统的信号输入端和第二液压系统的信号输入端均与自动复位模块的信号输出端相连；所述太阳定位跟踪控制模块、太阳能电池板动作控制模块、太阳能电池板表面灰尘自动清洁控制模块、自动复位模块均为现有公知结构；
工作时，太阳定位跟踪控制模块通过第一液压系统对底板表面与太阳光入射方向的角度进行控制；太阳能电池板动作控制模块通过第二液压系统对太阳能电池板表面与太阳光入射方向的角度进行控制；太阳能电池板表面灰尘自动清洁控制模块根据上限位开关和下限位开关发出的信号对驱动电机进行控制；自动复位模块分别通过第一液压系统、第二液压系统对底板、太阳能电池板进行复位控制，即在每天太阳落下后，将底板表面、太阳能电池板表面所朝的方位返回至当天太阳初升时其所朝的方位；
具体实施时，基座上表面上侧边缘安装有清洁滚刷保护棚，清洁滚刷完成一次清洁循环操作后，即返回清洁滚刷保护棚内，清洁滚刷保护棚起到保护清洁滚刷的作用。

Claims (2)

1.一种太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置，其特征在于：包括太阳定位跟踪装置、太阳能电池板动作装置、太阳能电池板表面灰尘自动清洁装置、以及主控器；所述太阳定位跟踪装置包括底板（1）、投影杆（2）、太阳能电池组环形阵列（3）、以及第一液压系统；投影杆（2）垂直固定于底板（1）上表面；太阳能电池组环形阵列（3）包括若干个围绕投影杆（2）的轴线均匀分布固定于底板（1）上表面的电池单元，各个电池单元的信号输出端均与主控器的信号输入端相连；第一液压系统的信号输入端与主控器的信号输出端相连，第一液压系统的执行元件与底板（1）下表面连接；所述太阳能电池板动作装置包括基座（4）、以及第二液压系统；第二液压系统的信号输入端与主控器的信号输出端相连，第二液压系统的执行元件与基座（4）下表面连接；所述太阳能电池板表面灰尘自动清洁装置包括电机支承座（5）、支承于电机支承座（5）上的驱动电机（6）、连接于驱动电机（6）的输出轴上的清洁滚刷（7）、固定于电机支承座（5）下表面的轴承座（8）、以及支承于轴承座（8）上的轮轴（9）；驱动电机（6）的输出轴上安装有小齿轮（10）；轮轴（9）上安装有与小齿轮（10）啮合的大齿轮（11）；基座（4）上表面固定有齿条（12）和传动槽（13）；大齿轮（11）啮合于齿条（12）上；轴承座（8）下表面安装有支撑轮（14），支撑轮（14）嵌装于传动槽（13）内；基座（4）上表面上、下两侧边缘分别固定有上限位开关和下限位开关；上限位开关的信号输出端和下限位开关的信号输出端均与主控器的信号输入端相连；驱动电机（6）的控制端与主控器的信号输出端相连。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板自动跟踪及自动清洁装置，其特征在于：所述主控器包括太阳定位跟踪控制模块、太阳能电池板动作控制模块、太阳能电池板表面灰尘自动清洁控制模块、以及自动复位模块；其中，各个电池单元的信号输出端均与太阳定位跟踪控制模块的信号输入端相连；太阳能电池板动作控制模块的信号输入端和第一液压系统的信号输入端均与太阳定位跟踪控制模块的信号输出端相连；第二液压系统的信号输入端与太阳能电池板动作控制模块的信号输出端相连；上限位开关的信号输出端和下限位开关的信号输出端均与太阳能电池板表面灰尘自动清洁控制模块的信号输入端相连；驱动电机（6）的控制端与太阳能电池板表面灰尘自动清洁控制模块的信号输出端相连；第一液压系统的信号输入端和第二液压系统的信号输入端均与自动复位模块的信号输出端相连。
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