CN109158345A - 一种可转动的柔性驱动光伏清洁系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可转动的柔性驱动光伏清洁系统及控制方法，涉及光伏组件清扫技术领域。包括驱动单元和清洁单元，驱动单元包括闭环绳索和驱动模块，清洁单元包括滚刷和动力轮，滚刷与闭环绳索传动连接，动力轮与滚刷传动连接，动力轮与光伏阵列表面接触，闭环绳索在所述驱动模块的牵引下运动时，驱动所述滚刷旋转，动力轮从旋转的滚刷获得动力带动清洁单元向前运动，实现对整个光伏阵列的清洁。所以，本发明采用柔性驱动实现清洁单元和驱动单元的分离，以及滚刷的旋转，可以大幅度提高清洁效果和降低运动部分的重量，减少驱动能量消耗，节约了能源。另外，电机等固定部分可采用组件供电，无需电池，提高了设备运行可靠性。

Description

一种可转动的柔性驱动光伏清洁系统及控制方法

技术领域

本发明涉及光伏组件清扫技术领域，尤其涉及一种可转动的柔性驱动光伏清洁系统及控制方法。

背景技术

光伏组件表面的积尘严重制约着光伏发电站的电能转换效率，研究表明，不经常清洗的组件表面积灰对光伏电站的系统效率的影响5～20％，可见光伏组件表面的清洁程度会直接影响电站的发电量，对于长时间运行的光伏发电系统，面板积尘对其影响不可小觑。

目前，光伏发电站主要采用人工清扫和清扫机器人清扫两种方式。其中人工清扫存在清扫不及时、清扫的干净程度不可控等缺点，而且随着人工成本的逐渐提高，很多业主已开始试点采用自动化化清扫的设备。

清扫机器人作为一种自动化产品，可大范围代替人工，是未来的发展方向。但市场上现有的设备大多数采用锂电池供电，一方面户外工作环境恶劣，严重影响锂电池寿命，降低设备的可靠性；另一方面，现有设备由于需要携带电机等驱动机构，具有的重量大，难以适应双玻组件的清扫要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可转动的柔性驱动光伏清洁系统及控制方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可转动的柔性驱动光伏清洁系统，包括驱动单元和清洁单元；

所述驱动单元包括闭环绳索和驱动模块，所述闭环绳索是单个绳索沿光伏阵列周边绕行后折返至原点，形成的闭环结构，所述驱动模块与所述闭环绳索的一端连接，并牵引其运动，使得闭环绳索在光伏阵列周边按照运行方向形成正向运行部和反向运行部；

所述清洁单元包括滚刷和动力轮，所述滚刷与所述闭环绳索传动连接，所述动力轮与所述滚刷传动连接，所述动力轮与光伏阵列表面接触，所述闭环绳索在所述驱动模块的牵引下运动时，驱动所述滚刷旋转，实现对光伏阵列的清洁；当所述滚刷旋转时，所述动力轮获得动力带动所述清洁单元向前运动，实现对整个光伏阵列的清洁。

优选地，所述清洁单元还包括机身，所述滚刷可转动的安装在所述机身中。

优选地，所述动力轮安装在所述滚刷或所述机身上，所述动力轮与所述滚刷通过传动机构连接。

优选地，所述清洁系统还包括托架、导向轮，所述托架设置在光伏阵列的拐角处，所述导向轮安装在托架上，所述闭环绳索安装在导向轮上。

优选地，所述驱动模块含电机和控制电路，所述电机的输出轴与所述闭环绳索传动连接，所述控制电路检测电机状态和所述清洁单元的行程。

优选地，所述闭环绳索与所述滚刷传动连接，具体为，所述滚刷的一端设置有两个驱动轮，分别绕设在所述闭环绳索的正向运行部和反向运行部上。

优选地，所述滚刷包括滚轴和滚筒刷，所述滚筒刷固定在所述滚轴上，所述驱动轮和所述动力轮均安装在所述滚轴上。

优选地，所述清洁单元上设置有无动力的从动轮，使所述清洁单元在光伏组件阵列表面平稳行走。

优选地，所述机身的两端或一端设置有限位轮，所述限位轮沿着光伏阵列上下两侧的外边沿行走，使所述清洁单元保持正确的行走姿态。

一种对上述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统进行控制的方法，包括如下步骤：

S1，当系统认为清扫时间到时，控制电路启动电机，驱动闭环绳索转动，带动清洁单元沿着光伏组件运动，同时带动滚刷旋转，对光伏组件进行清扫；

S2，如果控制电路检测到清洁单元的行程欲达到指定距离，且所述控制电路检测到所述电机电流超过阈值时，认为清洁单元到达终点，电机停止；如果检测到清洁单元的行程还没有到达指定距离而电机电流超过阈值时，或检测到清洁单元的行程超出指定距离而电机电流没有超过阈值，判断为故障，电机停止。

本发明的有益效果是：本发明提供的可转动的柔性驱动光伏清洁系统，包括驱动单元和清洁单元，驱动单元包括闭环绳索和驱动模块，清洁单元包括滚刷和动力轮，滚刷与闭环绳索传动连接，动力轮与滚刷传动连接，动力轮与光伏阵列表面接触，闭环绳索在所述驱动模块的牵引下运动时，驱动所述滚刷旋转，动力轮从旋转的滚刷获得动力带动清洁单元向前运动，实现对整个光伏阵列的清洁。所以，上述结构的清洁系统采用柔性驱动实现清洁单元和驱动单元的分离，以及滚刷的旋转，可以大幅度提高清洁效果和降低运动部分的重量，减少驱动能量消耗，节约了能源。另外，电机等固定部分可采用组件供电或交流供电，不需要采用电池和自带光伏组件供电，提高了供电可靠性和设备运行可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的可转动的柔性驱动光伏清洁系统的结构示意图；

图2是本发明提供的可转动的柔性驱动光伏清洁系统的控制流程示意图。

图中，各符号的含义如下：

1电机、2驱动轮、3闭环绳索、4滚刷、5动力轮、6光伏阵列、7托架、8导向轮、9机身、10从动轮、11限位轮、12控制电路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种可转动的柔性驱动光伏清洁系统，包括驱动单元和清洁单元；

所述驱动单元包括闭环绳索3和驱动模块，所述闭环绳索3是单个绳索沿光伏阵列6周边绕行后折返至原点，形成的闭环结构，所述驱动模块与所述闭环绳索3的一端连接，并牵引其运动，使得闭环绳索3在光伏阵列6周边按照运行方向形成正向运行部和反向运行部；

所述清洁单元包括滚刷4和动力轮5，所述滚刷4与所述闭环绳索3传动连接，所述动力轮5与所述滚刷4传动连接，所述动力轮5与光伏阵列6表面接触，所述闭环绳索3在所述驱动模块的牵引下运动时，驱动所述滚刷4旋转，实现对光伏阵列6的清洁；当所述滚刷4旋转时，所述动力轮5获得动力带动所述清洁单元向前运动，实现对整个光伏阵列的清洁。

上述结构的工作原理为：

在使用过程中，启动驱动模块，则驱动模块会带动闭环绳索运动，闭环绳索在运动过程中，按照其运行方向可分为正向运行部和反向运行部，比如，向前运行的绳索为正向运行部，则向后运行的绳索为反向运行部。

在上述结构中，由于所述滚刷与所述闭环绳索传动连接，则在使用过程中，当闭环绳索运转时，会带动与之传动连接的滚刷发生旋转，而在旋转过程中，就完成了对下方的光伏阵列的清洁。

而由于清洁单元还包括动力轮，而且动力轮与滚刷传动连接，则在使用过程中，滚刷发生旋转时，会带动动力轮转动，动力轮获得动力后，会带动清洁单元在光伏阵列表面向前运动，

所以，清洁单元在动力轮的作用下向前运行的同时，还伴随着滚刷的旋转，从而完成了对整个光伏阵列的清洁。

上述结构中，驱动单元与清洁单元分离设置，而无需将驱动单元安装在清洁单元上，而且，驱动单元中的驱动模块可以处于固定位置，在整个清洁过程中，清洁机器人的运动部分只包括清洁单元，所以，上述结构的清洁系统可以大幅度降低运动部分的重量，减少驱动能量消耗，节约了能源。另外，在上述结构中，只有驱动模块等固定部分需要用电，可采用组件供电或交流供电，不需要采用电池和自带光伏组件供电，提高了供电可靠性和设备运行可靠性。

本实施例中，所述清洁单元还包括机身9，所述滚刷4可转动的安装在所述机身9中。

采用上述结构，可以在保证不影响滚刷旋转的前提下，机身和滚刷整体会沿着光伏组件运动，完成对光伏阵列的清洁，由于滚刷嵌入在机身中，所以，机身可以保护滚刷，使得滚刷不会受到外界因素的影响，延长其使用寿命。

本实施例中，所述动力轮5安装在所述滚刷4或所述机身9上，所述动力轮5与所述滚刷4通过传动机构连接。

本实施例中，动力轮的动力来自于滚刷的旋转，而滚刷的旋转动力来自于闭环绳索，所以，动力轮的动力间接来自于闭环绳索，即，本实施例提供的清洁系统的动力机构为闭环绳索。

而上述结构中，安装动力轮的作用是为了使得清洁单元整体能够在较小的阻力作用下沿着光伏阵列向前运动，减小闭环绳索的动力消耗。

本实施例中，所述清洁系统还包括托架7和导向轮8，所述托架7设置在光伏阵列6的拐角处，所述导向轮8安装在托架7上，所述闭环绳索3安装在导向轮8上。

采用上述结构，能够保证闭环绳索能够有支撑的绕行在光伏阵列的四周，而且能够在导向轮的作用下运行顺畅。

本实施例中，所述驱动模块包含电机1和控制电路12，所述电机1的输出轴与所述闭环绳索3传动连接，所述控制电路12检测电机1状态和所述清洁单元的行程。

采用上述结构，可以通过控制电路来实现对电机的状态检测，同时，通过对清洁单元的行程检测，形成对电机的控制策略，进而能够实现对电机运行的控制。

本发明的一个优选实施例中，所述闭环绳索3与所述滚刷4传动连接，具体可以为，所述滚刷4的一端设置有两个驱动轮2，分别绕设在所述闭环绳索3的正向运行部和反向运行部上。

上述结构中，通过在滚刷上设置驱动轮，并将驱动轮绕设在正向运行部和反向运行部上，则在使用过程中，当闭环绳索运转时，会带动绕设在其上的驱动轮旋转，则驱动轮会进而带动滚刷旋转。

另外，本实施例中，闭环绳索与所述滚刷传动连接，还可以采用其他的一些结构，比如，将滚刷的轴的端头直接绕设在闭环绳索上，闭环绳索运动时，直接带动滚刷的轴转动，进而带动滚刷转动。

本实施例中，所述滚刷4包括滚轴和滚筒刷，所述滚筒刷固定在所述滚轴上，所述驱动轮2和所述动力轮5均安装在所述滚轴上。

其中，驱动轮和动力轮可以安装在滚轴的一端，也可以安装在滚轴的两端。

本实施例中，所述清洁单元上设置有无动力的从动轮10，使所述清洁单元在光伏组件阵列表面平稳行走。

本实施例中，所述机身9的两端或一端设置有限位轮11，所述限位轮11沿着光伏阵列6上下两侧的外边沿行走，使所述清洁单元保持正确的行走姿态。

在上述结构中，通过设置从动轮，可以使得清洁单元的行走更加平稳。通过设置限位轮，可以用于控制清洁单元的行走姿态。

实施例二

如图2所示，本发明实施例提供了一种对实施例一所述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统进行控制的方法，包括如下步骤：

S1，当系统认为清扫时间到时，控制电路启动电机，驱动闭环绳索转动，带动清洁单元沿着光伏组件运动，同时带动滚刷旋转，对光伏组件进行清扫；

S2，如果控制电路检测到清洁单元的行程欲达到指定距离，且所述控制电路检测到所述电机电流超过阈值时，认为清洁单元到达终点，电机停止；如果检测到清洁单元的行程还没有到达指定距离而电机电流超过阈值时，或检测到清洁单元的行程超出指定距离而电机电流没有超过阈值，判断为故障，电机停止。

其中，可转动的柔性驱动光伏清洁系统的结构和工作过程可参见实施例一的描述，在此不再赘述。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明提供的可转动的柔性驱动光伏清洁系统，包括驱动单元和清洁单元，驱动单元包括闭环绳索和驱动模块，清洁单元包括滚刷和动力轮，滚刷与闭环绳索传动连接，动力轮与滚刷传动连接，动力轮与光伏阵列表面接触，闭环绳索在所述驱动模块的牵引下运动时，驱动所述滚刷旋转，动力轮从旋转的滚刷获得动力带动清洁单元向前运动，实现对整个光伏阵列的清洁。所以，本发明采用柔性驱动实现清洁单元和驱动单元的分离，以及滚刷的旋转，可以大幅度提高清洁效果和降低运动部分的重量，减少驱动能量消耗，节约了能源。另外，电机等固定部分可采用组件供电或交流供电，不需要采用电池和自动光伏组件供电，提高了供电可靠性和设备运行可靠性。

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本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可转动的柔性驱动光伏清洁系统，其特征在于，包括驱动单元和清洁单元；

所述驱动单元包括闭环绳索和驱动模块，所述闭环绳索是单个绳索沿光伏阵列周边绕行后折返至原点，形成的闭环结构，所述驱动模块与所述闭环绳索的一端连接，并牵引其运动，使得闭环绳索在光伏阵列周边按照运行方向形成正向运行部和反向运行部；

所述清洁单元包括滚刷和动力轮，所述滚刷与所述闭环绳索传动连接，所述动力轮与所述滚刷传动连接，所述动力轮与光伏阵列表面接触，所述闭环绳索在所述驱动模块的牵引下运动时，驱动所述滚刷旋转，实现对光伏阵列的清洁；当所述滚刷旋转时，所述动力轮获得动力带动所述清洁单元向前运动，实现对整个光伏阵列的清洁。

2.根据权利要求1所述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统，其特征在于，所述清洁单元还包括机身，所述滚刷可转动的安装在所述机身中。

3.根据权利要求2所述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统，其特征在于，所述动力轮安装在所述滚刷或所述机身上，所述动力轮与所述滚刷通过传动机构连接。

4.根据权利要求1所述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统，其特征在于，所述清洁系统还包括托架、导向轮，所述托架设置在光伏阵列的拐角处，所述导向轮安装在托架上，所述闭环绳索安装在导向轮上。

5.根据权利要求1所述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统，其特征在于，所述驱动模块含电机和控制电路，所述电机的输出轴与所述闭环绳索传动连接，所述控制电路检测电机状态和所述清洁单元的行程。

6.根据权利要求1所述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统，其特征在于，所述闭环绳索与所述滚刷传动连接，具体为，所述滚刷的一端设置有两个驱动轮，分别绕设在所述闭环绳索的正向运行部和反向运行部上。

7.根据权利要求6所述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统，其特征在于，所述滚刷包括滚轴和滚筒刷，所述滚筒刷固定在所述滚轴上，所述驱动轮和所述动力轮均安装在所述滚轴上。

8.根据权利要求1所述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统，其特征在于，所述清洁单元上设置有无动力的从动轮，使所述清洁单元在光伏组件阵列表面平稳行走。

9.根据权利要求2所述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统，其特征在于，所述机身的两端或一端设置有限位轮，所述限位轮沿着光伏阵列上下两侧的外边沿行走，使所述清洁单元保持正确的行走姿态。

10.一种对权利要求1-9任一项所述的可转动的柔性驱动光伏清洁系统进行控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，当系统认为清扫时间到时，控制电路启动电机，驱动闭环绳索转动，带动清洁单元沿着光伏组件运动，同时带动滚刷旋转，对光伏组件进行清扫；

S2，如果控制电路检测到清洁单元的行程欲达到指定距离，且所述控制电路检测到所述电机电流超过阈值时，认为清洁单元到达终点，电机停止；如果检测到清洁单元的行程还没有到达指定距离而电机电流超过阈值时，或检测到清洁单元的行程超出指定距离而电机电流没有超过阈值，判断为故障，电机停止。