CN104104324B - 一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置，包括太阳能光伏组件、支撑柱、转轴、弹簧、传动杆和凸轮驱动单元，所述转轴竖直固定在转动单元上，所述转动单元安装在结构预埋件上，所述支撑柱与转轴转动连接，所述支撑柱的顶端固定设置有太阳能光伏组件，所述支撑柱的尾端通过弹簧与转轴底部连接；在所述转轴上固定安装有凸轮驱动单元，所述传动杆的一端固定在支撑柱上，所述传动杆的另一端卡设在凸轮驱动单元上的凸轮边沿。本发明仅仅利用弹簧和凸轮机构控制太阳能光伏组件发生震颤的惯性运动，有效地实现除积雪和除沙尘。

Description

一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置

技术领域

本发明属于太阳能发电应用技术领域，尤其涉及可自动除雪或除尘的太阳能发电的技术领域。

背景技术

当今世界，能源危机以及环境污染问题越来越引起人们的重视，太阳能作为一种新型可再生能源，由于其环境友好性特点，其利用日益广泛。太阳能具有“能量密度低、间歇性、空间分布随时变化”等特点，因此对太阳能利用技术提出了更高的要求。提高太阳能的利用率是目前太阳能利用技术的重点和难点。

就目前来看，提高太阳能利用率的重点都是在开发太阳能跟踪系统这一领域上，却很少有人关注过对太阳能发电装置除雪/沙尘这一领域。虽然自动除雪/沙尘装置对于提高太阳能利用效率方面不及太阳能跟踪系统那么高，但是这依然是值得去开发研究的，这样就可以更进一步提高太阳能利用率。

据相关文献记载，由于光伏发电组件上的沙尘的累积，通常会损失光伏系统发电功率的3-4％。如果长时间干旱，则损失率更高，可高达14％左右。例如高海拔地区经常下雪，西北地区经常有沙尘暴，这些地区雪/沙尘对光伏发电效率的影响则会更大。但令人遗憾的是，目前我国对太阳能除雪/沙尘的研究却很少，相关专利也不多。有专利通过在晶体硅光伏组件背面贴发热膜，通电流发热进而融化雪，但该方案却不能实现除尘的功能；有专利利用在光伏组件表面增加如“汽车雨刷”的自动清除单元从而达到除雪除尘的目，其实现方案复杂，另外，这种接触式的擦除单元易磨损而失效，同时可能对光伏组件表面产生损伤。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置，在不接触太阳能光伏组件的表面的情况下，达到除雪除尘的效果，且其结构简单、成本低、可操作性强。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置，包括太阳能光伏组件、支撑柱、转轴、弹簧、传动杆和凸轮驱动单元，所述转轴竖直固定在转动单元上，所述转动单元安装在结构预埋件上，所述支撑柱通过轴销与转轴转动连接，所述支撑柱的顶端固定设置有太阳能光伏组件，在轴销的一侧，所述支撑柱通过弹簧与转轴连接；在轴销的另一侧，所述转轴上固定安装有凸轮驱动单元，所述凸轮驱动单元包括凸轮和电机及减速箱，所述凸轮与电机及减速箱固定连接，所述凸轮为半径逐渐增大，达到最大半径后阶跃变小回到初始半径的逗号形凸轮，所述传动杆的一端与支撑柱固定连接，所述传动杆的另一端卡设在凸轮的边缘上，初始时，所述传动杆另一端位于在凸轮的最小半径处，启动时，所述传动杆的另一端随着凸轮的转动沿凸轮的边沿移动。

当凸轮驱动单元在电机驱动下运动时，由于逗号形凸轮的特殊构造，使得凸轮在每个转动周期都可以使得太阳能光伏组件发生“震颤”，附着在太阳能光伏组件上的积雪或沙尘在震颤过程由于惯性作用将从太阳能光伏组件上滑落下来，从而达到除雪和除沙尘的效果。

更进一步的，所述支撑柱的顶端通过平台支撑架固定设置有太阳能光伏组件。

更进一步的，还包括电气调控箱，所述电气调控箱的信号输出端分别与凸轮驱动单元和转动单元的信号输入端连接。通过电气调控箱控制凸轮驱动单元和控制转动单元的工作状态。

更进一步的，所述传动杆的另一端通过轴承卡设在凸轮的边缘，减小摩擦。

更进一步的，在轴销的下侧，所述支撑柱的尾端通过弹簧与转轴的底部连接；在轴销的上侧，所述转轴的顶部固定安装有凸轮驱动单元，所述传动杆的一端固定在支撑柱的上侧。

有益效果：本发明装置可以大大减少人工，并且所需硬件很少，成本很低，提高了性价比，另外本发明可以在不接触太阳能光伏组件的表面的情况下，仅仅利用弹簧和凸轮机构控制太阳能光伏组件发生“震颤”的惯性运动，有效地实现除雪和除沙尘。

附图说明

附图1为本发明装置的结构示意图。

附图2为本发明装置中凸轮驱动单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1和2所示，一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置，包括太阳能光伏组件1、支撑柱3、转轴4、弹簧5、传动杆7和凸轮驱动单元6，所述转轴4竖直固定在转动单元8上，所述转动单元8安装在结构预埋件10上，所述支撑柱3与转轴4通过轴销转动连接，所述支撑柱3的顶端通过平台支撑架2固定设置有太阳能光伏组件1，在轴销的一侧，所述支撑柱3的通过弹簧5与转轴4连接。在轴销的另一侧，在所述转轴4上固定安装有凸轮驱动单元6，所述凸轮驱动单元6包括凸轮602和电机及减速箱601，所述凸轮602与电机及减速箱601固定连接，所述凸轮602为半径逐渐增大，达到最大半径后阶跃变小回到初始半径的逗号形凸轮，所述传动杆7的一端与支撑柱3固定连接，所述传动杆7的另一端卡设在凸轮602的边缘上，在本发明中，所述传动杆7的另一端通过轴承卡设在凸轮602的边缘。初始时，所述传动杆7另一端位于在凸轮602的最小半径处，启动时，所述传动杆7的另一端随着凸轮602的转动沿凸轮602的边沿移动，当凸轮驱动单元6在电机驱动下运动时，由于逗号形凸轮602的特殊构造，使得凸轮602在每个转动周期内，传动杆7的另一端随着凸轮602的转动沿凸轮602边沿移动，当传动杆7的另一端从凸轮602的最大半径处，在弹簧5的作用下迅速回到初始最小半径处，使得传动杆7带动的太阳能光伏组件1发生震颤，附着在太阳能光伏组件1上的积雪或沙尘在震颤过程由于惯性作用将从太阳能光伏组件1上滑落下来，从而达到除雪和除沙尘的效果。

本发明装置还包括电气调控箱9，所述电气调控箱9的信号输出端分别与凸轮驱动单元6和转动单元8的信号输入端连接。通过电气调控箱9控制凸轮驱动单元6和控制转动单元8的工作状态。

本发明中实施例中，在轴销的下侧，所述支撑柱3的尾端通过弹簧5与转轴4的底部连接；在轴销的上侧，所述转轴4的顶部固定安装有凸轮驱动单元6，所述传动杆7的一端固定在支撑柱3的上侧1/3处。

如附图1所示，在本发明装置开启后，首先通过电气调控箱9进入初始化各种参数，接下来进行程序扫描，判断需要进行的动作。通过判断是否是白天还是黑夜决定追日系统是否工作，追日系统在白天工作，夜晚停止工作。通过天气信息来判断除积雪和除沙尘系统的工作模式，即正常除积雪沙尘模式和紧急除积雪沙尘模式，天气信息的判断方式可以通过短信接收天气预报形式来确定，也可以通过人为发送命令的方式进行选择，如果天气恶劣则立即启动紧急除积雪沙尘模式，否则进入正常除积雪沙尘模式。在系统判断出正常除积雪沙尘模式或紧急除积雪沙尘模式后，电气调控箱9启动凸轮驱动单元6，凸轮驱动单元6中的电机及减速箱601按照设定的周期带动凸轮602运转，随着凸轮602的转动，传动杆7的另一端随着凸轮602的转动沿凸轮602的边沿移动，由于凸轮602的半径变得越来越大，所以会带动传动杆7缓慢向下运动，此时，传动杆7会对支撑柱3有一个向下的压力，迫使支撑柱3向下运动，由于支撑柱3的尾部有一个拉力足够大的弹簧5，该弹簧5会对支撑柱3有一个拉力，两个力相互配合使支撑柱3绕着轴销向下转动；当凸轮602一圈快要转完时，由于凸轮602的特殊的逗号形构造，外加弹簧5的拉力，传动杆7会迅速回到起始位置，此时支撑柱3也会立刻回到初始的位置，由于支撑柱3回到初始位置的速度特别快，所以就会使得支撑柱3带着太阳能光伏组件1发生震颤，积雪和沙尘在震颤的过程中由于惯性离开了太阳能光伏组件1，完成一个完整周期的除雪和除沙尘的工作过程。以上就是该发明一个周期内的工作过程，下一个周期同上，在不断的循环过程中，不断的起到除积雪和除沙尘的作用。

本发明中凸轮602的旋转速度可以通过齿轮的传动比来调节，震颤的幅度也可以通过凸轮最大半径的大小来调节，凸轮最大半径越大，则支撑柱3发生的位移越大，震颤的就越厉害。本发明正常除积雪沙尘模式和紧急除积雪沙尘模式的主要区别在于震颤周期的不同，正常除积雪沙尘模式周期较长，紧急除积雪沙尘模式周期较短。

该发明装置适合于各类型的太阳能组件，对于现今存在的除尘装置，本装置相对来说结构简单，成本比较低，在不损伤光伏组件表面的情况下，智能化实现除雪除尘，并且本发明装置很容易安装，安装人员不需要太多的培训便可安装。因此该装置适用于经常下雪的高海拔偏远地区以及经常有沙尘暴的西北偏远地区大规模运用。

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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置，其特征在于：包括太阳能光伏组件(1)、支撑柱(3)、转轴(4)、弹簧(5)、传动杆(7)和凸轮驱动单元(6)，所述转轴(4)竖直固定在转动单元(8)上，所述转动单元(8)安装在结构预埋件(10)上，所述支撑柱(3)通过轴销与转轴(4)转动连接，所述支撑柱(3)的顶端固定设置有太阳能光伏组件(1)，在轴销的一侧，所述支撑柱(3)通过弹簧(5)与转轴(4)连接；

在轴销的另一侧，所述转轴(4)上固定安装有凸轮驱动单元(6)，所述凸轮驱动单元(6)包括凸轮(602)和电机及减速箱(601)，所述凸轮(602)与电机及减速箱(601)固定连接，所述凸轮(602)为半径逐渐增大，达到最大半径后阶跃变小回到初始半径的逗号形凸轮，所述传动杆(7)的一端与支撑柱(3)固定连接，所述传动杆(7)的另一端卡设在凸轮(602)的边缘上，初始时，所述传动杆(7)另一端位于在凸轮(602)的最小半径处，启动时，所述传动杆(7)的另一端随着凸轮(602)的转动沿凸轮(602)的边沿移动。

2.根据权利要求1所述一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置，其特征在于：所述支撑柱(3)的顶端通过平台支撑架(2)固定设置有太阳能光伏组件(1)。

3.根据权利要求1所述一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置，其特征在于：还包括电气调控箱(9)，所述电气调控箱(9)的信号输出端分别与凸轮驱动单元(6)和转动单元(8)的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置，其特征在于：所述传动杆(7)的另一端通过轴承卡设在凸轮(602)的边缘。

5.根据权利要求1所述的一种可自动除雪除尘的太阳能发电装置，其特征在于：在轴销的下侧，所述支撑柱(3)的尾端通过弹簧(5)与转轴(4)的底部连接；在轴销的上侧，所述转轴(4)的顶部固定安装有凸轮驱动单元(6)，所述传动杆(7)的一端固定在支撑柱(3)的上侧。