CN113381681B - 一种可自洁的塔型光伏发电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可自洁的塔型光伏发电设备，属于光伏领域，一种可自洁的塔型光伏发电设备，包括基台，基台的外壁上铰接有多个均匀分布的采光叶片，采光叶片包括光伏板主体，光伏板主体的上端与基台的顶端铰接，采光叶片靠近基台的一端铰接有推杆，基台上开始有与推杆相匹配的插孔，插孔内滑动连接有与推杆相匹配的副活塞，基台内开始有液压腔，液压腔内滑动连接有主活塞，基台的上侧设有套环，基台的底端转动连接有固定台，固定台与套环之间连接有清污杆，通过可自旋转和上升的光伏板叶片，实现对光伏板在不同光照条件下进行正常采光，且光伏板还可根据采光情况的差异进行自清洁，且清洁过程中由风力进行辅助，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，特别是涉及一种可自洁的塔型光伏发电设备。
背景技术
太阳能可以说是取之不尽、用之不竭、清洁无污染、可再生的绿色环保能源，随着科技的发展和社会的进步，人们对环境保护的意识越来越高，利用太阳能发电的趋势日渐上升，其具有无可比拟的清洁性、高度的安全性、能源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护性等其他常规能源所不具备的优点，所以光伏能源被认为是最重要的新能源。光伏能量收集转换装置能将光能转换为电力加以利用，是社会低碳环保、绿色能源使用的发展方向。
目前路桥的用电主要是通过导线连接，远程传送电能进行供电，不仅消耗电能大而且用电麻烦，而且也不符合现有的节能环保的理念，现有的一些太阳能路灯、光风两用路灯等路桥照明均仅仅为照明之用，无法进行大量的储电和光伏转化，同时光伏板长期暴露在空气中，容易堆积灰尘，现有的光伏发电装置没有自洁设备，灰尘堆积后会严重影响光伏板的转化效率。所以需要设计一种能高效、高质地进行光伏转化且存储能力强、具有自洁功能的光伏转化装置。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可自洁的塔型光伏发电设备，本方案可以实现通过可自旋转和上升的光伏板叶片，实现对光伏板在不同光照条件下进行正常采光，且光伏板还可根据采光情况的差异进行自清洁，且清洁过程中由风力进行辅助，节能环保。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种可自洁的塔型光伏发电设备，包括基台，其特征在于：所述基台的外壁上铰接有多个均匀分布的采光叶片，所述采光叶片包括光伏板主体，所述光伏板主体的上端与基台的顶端铰接，所述采光叶片靠近基台的一端铰接有推杆，所述基台上开始有与推杆相匹配的插孔，所述插孔内滑动连接有与推杆相匹配的副活塞，所述基台内开始有液压腔，所述液压腔内滑动连接有主活塞，所述基台的上侧设有套环，所述套环上转动连接有与主活塞相匹配的加压装置，所述基台的底端转动连接有固定台，所述固定台与套环之间连接有清污杆，所述清污杆包括空心架，所述空心架靠近采光叶片的一端固定连接有多个均匀分布的喷头，多个所述喷头之间连接有输液管，所述固定台内安装有与清污杆相匹配的供液装置，可以实现通过可自旋转和上升的光伏板叶片，实现对光伏板在不同光照条件下进行正常采光，且光伏板还可根据采光情况的差异进行自清洁，且清洁过程中由风力进行辅助，节能环保。
进一步的，所述基台整体为镂空的钛合金骨架，所述基台的插孔两端均固定连接有密封塞，使基台具有较轻的结构重量，以便基台旋转。
进一步的，相邻两个所述喷头之间连接有柔性刷条，所述柔性刷条包括导流带，所述导流带上固定连接有多个均匀分布的纤维刷，所述纤维刷远离导流带的一端固定连接有分叉刷，所述分叉刷内固定连接有与导流带内腔相通的导管，通过柔性刷条吸取喷头喷出的液体，柔性刷条可将液体均匀分散至多个纤维刷上，以便光伏板的全面清洁。
进一步的，所述导流带包括套结在两个相邻喷头外侧的纤维导流环，两个所述纤维导流环之间连接有空心PVC条。
进一步的，所述加压装置的上侧设有风轮，所述风轮包括多个均匀分布的弧形叶轮，多个所述弧形叶轮拼接成球形，所述风轮的下端转动连接有电动升降架，风轮可在风力较强时携带基台进行旋转，在采光叶片上升时风轮被电动升降架抬升，使其与加压装置顶端外壳分离，防止风轮驱动基台旋转，而采光叶片下降复位时，电动升降架同步驱动风轮下降，使其与加压装置顶端外壳卡紧，使风轮旋转时可驱动基台旋转。
进一步的，所述液压腔的底端固定连接有T形撑杆，所述T形撑杆的顶端上平面部分插接有一对与主活塞相匹配固定夹，一对所述固定夹之间连接有强拉弹簧，所述T形撑杆内固定连接有双向电动拉杆，所述双向电动拉杆的一对动力输出端均与固定夹平行，在主活塞下降至固定夹处时，可通过固定夹将主活塞卡紧固定，此时加压装置不需持续输出压力即可使主活塞固定，减少能耗，而需要主活塞复位时，驱动双向电动拉杆推动一对固定夹，使固定夹短暂分离，此时主活塞即可受液压作用快速上升。
进一步的，所述供液装置包括安装在固定台内的环形罐，所述环形罐内安装有与清污杆向匹配的液泵。
一种可自洁的塔型光伏发电设备，包括一种控制系统，所述控制系统包括安装在固定台内的控制器，所述采光叶片、加压装置和液泵均与控制器信号连接，多个所述采光叶片之间连接有蓄电池，所述蓄电池与控制器电性连接，所述主活塞上安装有与控制器连接的光线传感器，通过光线传感器检测外界光照强度，若采光叶片不同时间在同一光照强度下的发电效率有所下降，则控制器判定采光叶片表面被污染，若发电效率低于设定值，控制器则驱动采光叶片下降进行清洁，而在强风天气时，控制器同样会驱动采光叶片下降，一方面方便清洁采光叶片，另一方面防止采光叶片被强风刮断。
一种可自洁的塔型光伏发电设备，其使用方法为：
S1，正常使用时，通过基台上的多个采光叶片对任意角度的太阳光线进行采集；
S2，在太阳直射率高的时间段时，控制器会控制加压装置驱动主活塞下压时，液压油挤压推杆上升，实现推杆的下端上升，直至采光叶片上升至水平；
S3，当采光叶片在同一光照条件下发电效率下降时，控制器判定采光叶片表面需要清理，此时双向电动拉杆向内拉伸一对固定夹，使固定夹与主活塞分离，此时加压装置再控制主活塞上升，使推杆不再受液压推力，此时采光叶片下降；
S4，采光叶片下降后，风轮在风力作用下旋转的同时携带基台进行转动，使采光叶片与清污杆产生相对运动，从而使清污杆对采光叶片的表面进行清洁。
进一步的，所述固定台内安装有伺服电机，所述伺服电机的动力输出端固定连接有主动齿轮，所述基台位于固定台内的一端外壁上固定连接有与主动齿轮相匹配的齿环，使装置在无风情况下也可驱动基台旋转。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案可以实现通过可自旋转和上升的光伏板叶片，实现对光伏板在不同光照条件下进行正常采光，且光伏板还可根据采光情况的差异进行自清洁，且清洁过程中由风力进行辅助，节能环保。
（3）相邻两个喷头之间连接有柔性刷条，柔性刷条包括导流带，导流带上固定连接有多个均匀分布的纤维刷，纤维刷远离导流带的一端固定连接有分叉刷，分叉刷内固定连接有与导流带内腔相通的导管，通过柔性刷条吸取喷头喷出的液体，柔性刷条可将液体均匀分散至多个纤维刷上，以便光伏板的全面清洁。
（4）加压装置的上侧设有风轮，风轮包括多个均匀分布的弧形叶轮，多个弧形叶轮拼接成球形，风轮的下端转动连接有电动升降架，风轮可在风力较强时携带基台进行旋转，在采光叶片上升时风轮被电动升降架抬升，使其与加压装置顶端外壳分离，防止风轮驱动基台旋转，而采光叶片下降复位时，电动升降架同步驱动风轮下降，使其与加压装置顶端外壳卡紧，使风轮旋转时可驱动基台旋转。
（5）液压腔的底端固定连接有T形撑杆，T形撑杆的顶端上平面部分插接有一对与主活塞相匹配固定夹，一对固定夹之间连接有强拉弹簧，T形撑杆内固定连接有双向电动拉杆，双向电动拉杆的一对动力输出端均与固定夹平行，在主活塞下降至固定夹处时，可通过固定夹将主活塞卡紧固定，此时加压装置不需持续输出压力即可使主活塞固定，减少能耗，而需要主活塞复位时，驱动双向电动拉杆推动一对固定夹，使固定夹短暂分离，此时主活塞即可受液压作用快速上升。
（6）一种可自洁的塔型光伏发电设备，包括一种控制系统，控制系统包括安装在固定台内的控制器，采光叶片、加压装置和液泵均与控制器信号连接，多个采光叶片之间连接有蓄电池，蓄电池与控制器电性连接，主活塞上安装有与控制器连接的光线传感器，通过光线传感器检测外界光照强度，若采光叶片不同时间在同一光照强度下的发电效率有所下降，则控制器判定采光叶片表面被污染，若发电效率低于设定值，控制器则驱动采光叶片下降进行清洁，而在强风天气时，控制器同样会驱动采光叶片下降，一方面方便清洁采光叶片，另一方面防止采光叶片被强风刮断。
（7）固定台内安装有伺服电机，伺服电机的动力输出端固定连接有主动齿轮，基台位于固定台内的一端外壁上固定连接有与主动齿轮相匹配的齿环，使装置在无风情况下也可驱动基台旋转。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的单一采光叶片上升时的示意图；
图3为本发明的剖视图；
图4为图3中A处的结构示意图；
图5为图3中B处的结构示意图；
图6为本发明的采光叶片上升时剖视图；
图7为图6中C处的结构示意图；
图8为本发明的俯视图；
图9为本发明的原理框图；
图10为本发明的使用流程图。
图中标号说明：
1基台、2采光叶片、201光伏板主体、202推杆、3副活塞、4主活塞、5套环、6加压装置、7固定台、8清污杆、801空心架、802喷头、803输液管、9供液装置、10风轮、11T形撑杆、12固定夹、13双向电动拉杆。
具体实施方式
本实施例1将结合公开的附图，对技术方案进行清楚、完整地描述，使本公开实施例的目的、技术方案和有益效果更加清楚。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属技术人员所理解的常规意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“ 内”、“外”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例1：
请参阅图1-3，一种可自洁的塔型光伏发电设备，包括基台1，基台1整体为镂空的钛合金骨架，基台1的插孔两端均固定连接有密封塞，使基台1具有较轻的结构重量，以便基台1旋转。基台1的外壁上铰接有多个均匀分布的采光叶片2，采光叶片2包括光伏板主体201，光伏板主体201的上端与基台1的顶端铰接，采光叶片2靠近基台1的一端铰接有推杆202，基台1上开始有与推杆202相匹配的插孔，插孔内滑动连接有与推杆202相匹配的副活塞3；基台1内开始有液压腔，液压腔内滑动连接有主活塞4，基台1的上侧设有套环5，套环5上转动连接有与主活塞4相匹配的加压装置6，基台1的底端转动连接有固定台7，固定台7与套环5之间连接有清污杆8，
请参阅图2-6，清污杆8包括空心架801，空心架801靠近采光叶片2的一端固定连接有多个均匀分布的喷头802，多个喷头802之间连接有输液管803，相邻两个喷头802之间连接有柔性刷条，柔性刷条包括导流带，导流带包括套结在两个相邻喷头802外侧的纤维导流环，两个纤维导流环之间连接有空心PVC条。导流带上固定连接有多个均匀分布的纤维刷，纤维刷远离导流带的一端固定连接有分叉刷，分叉刷内固定连接有与导流带内腔相通的导管，通过柔性刷条吸取喷头喷出的液体，柔性刷条可将液体均匀分散至多个纤维刷上，以便光伏板的全面清洁。固定台7内安装有与清污杆8相匹配的供液装置9，供液装置9包括安装在固定台7内的环形罐，固定台7内安装有伺服电机，伺服电机的动力输出端固定连接有主动齿轮，基台1位于固定台7内的一端外壁上固定连接有与主动齿轮相匹配的齿环，使装置在无风情况下也可驱动基台1旋转，环形罐内安装有与清污杆8相匹配的液泵。
请参阅图3-8，加压装置6的上侧设有风轮10，风轮10包括多个均匀分布的弧形叶轮，多个弧形叶轮拼接成球形，风轮10的下端转动连接有电动升降架，风轮10可在风力较强时携带基台1进行旋转，风轮10内安装有转速传感器，当风轮10转速过快时，使转速传感器发送信号给控制器，使控制器驱动采光叶片2下降，在采光叶片2上升时风轮10被电动升降架抬升，使其与加压装置6顶端外壳分离，防止风轮10驱动基台1旋转，而采光叶片2下降复位时，电动升降架同步驱动风轮10下降，使其与加压装置6顶端外壳卡紧，加压装置6顶端的外壳上开设有与风轮10底端相匹配的卡槽，使风轮10旋转时可驱动基台1旋转。
请参阅图5和图7，液压腔的底端固定连接有T形撑杆11，T形撑杆11的顶端上平面部分插接有一对与主活塞4相匹配固定夹12，一对固定夹12之间连接有强拉弹簧，T形撑杆11内固定连接有双向电动拉杆13，双向电动拉杆13的一对动力输出端均与固定夹12平行，在主活塞4下降至固定夹12处时，可通过固定夹12将主活塞4卡紧固定，此时加压装置6不需持续输出压力即可使主活塞4固定，减少能耗，而需要主活塞4复位时，驱动双向电动拉杆13推动一对固定夹12，使固定夹12短暂分离，此时主活塞4即可受液压作用快速上升。
请参阅图9，一种可自洁的塔型光伏发电设备，包括一种控制系统，控制系统包括安装在固定台7内的控制器，采光叶片2、加压装置6和液泵均与控制器信号连接，多个采光叶片2之间连接有蓄电池，蓄电池与控制器电性连接，主活塞4上安装有与控制器连接的光线传感器，通过光线传感器检测外界光照强度，若采光叶片2不同时间在同一光照强度下的发电效率有所下降，则控制器判定采光叶片2表面被污染，若发电效率低于设定值，控制器则驱动采光叶片2下降进行清洁，而在强风天气时，控制器同样会驱动采光叶片2下降，一方面方便清洁采光叶片2，另一方面防止采光叶片2被强风刮断。
一种可自洁的塔型光伏发电设备，其使用方法为：
S1，正常使用时，通过基台1上的多个采光叶片2对任意角度的太阳光线进行采集；
S2，在太阳直射率高的时间段时，控制器会控制加压装置6驱动主活塞4下压时，液压油挤压推杆202上升，实现推杆202的下端上升，直至采光叶片2上升至水平；
S3，当采光叶片2在同一光照条件下发电效率下降时，控制器判定采光叶片2表面需要清理，此时双向电动拉杆13向内拉伸一对固定夹12，使固定夹12与主活塞4分离，此时加压装置6再控制主活塞4上升，使推杆202不再受液压推力，此时采光叶片2下降；
S4，采光叶片2下降后，风轮10在风力作用下旋转的同时携带基台1进行转动，使采光叶片2与清污杆8产生相对运动，从而使清污杆8对采光叶片2的表面进行清洁。
本方案相比现有技术通过将收纳状态的光伏板排列成圆锥塔形，使光伏板在收纳保护状态或清理过程中仍然可以对不同角度的光线进行采集，而光伏板也可上升撑起展开，展开状态的光伏板俯视面大，适用于强光照条件，而强风天气和低光照条件时，光伏板呈收纳状态，具有较好的自我保护功能，可以实现通过可自旋转和上升的光伏板叶片，实现对光伏板在不同光照条件下进行正常采光，且光伏板还可根据采光情况的差异进行自清洁，且清洁过程中由风力进行辅助，节能环保。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种可自洁的塔型光伏发电设备，包括基台（1）和控制系统，其特征在于：所述基台（1）的外壁上铰接有多个均匀分布的采光叶片（2），所述采光叶片（2）包括光伏板主体（201），所述光伏板主体（201）的上端与基台（1）的顶端铰接，所述采光叶片（2）靠近基台（1）的一端铰接有推杆（202），所述基台（1）上开始有与推杆（202）相匹配的插孔，所述插孔内滑动连接有与推杆（202）相匹配的副活塞（3），所述基台（1）内开始有液压腔，所述液压腔内滑动连接有主活塞（4），所述液压腔的底端固定连接有T形撑杆（11），所述T形撑杆（11）的顶端上平面部分插接有一对与主活塞（4）相匹配固定夹（12），一对所述固定夹（12）之间连接有强拉弹簧，所述T形撑杆（11）内固定连接有双向电动拉杆（13），所述双向电动拉杆（13）的一对动力输出端均与固定夹（12）平行，所述基台（1）的上侧设有套环（5），所述套环（5）上转动连接有与主活塞（4）相匹配的加压装置（6），所述加压装置（6）的上侧设有风轮（10），所述风轮（10）的下端转动连接有电动升降架，所述基台（1）的底端转动连接有固定台（7），所述固定台（7）与套环（5）之间连接有清污杆（8），所述清污杆（8）包括空心架（801），所述空心架（801）靠近采光叶片（2）的一端固定连接有多个均匀分布的喷头（802），多个所述喷头（802）之间连接有输液管（803），所述固定台（7）内安装有与清污杆（8）相匹配的供液装置（9）；
所述控制系统包括安装在固定台（7）内的控制器，所述采光叶片（2）和加压装置（6）均与控制器信号连接，多个所述采光叶片（2）之间连接有蓄电池，所述蓄电池与控制器电性连接，所述主活塞（4）上安装有与控制器连接的光线传感器；
其使用方法为：
S1，正常使用时，通过基台（1）上的多个采光叶片（2）对任意角度的太阳光线进行采集；
S2，在太阳直射率高的时间段时，控制器会控制加压装置（6）驱动主活塞（4）下压时，液压油挤压推杆（202）上升，实现推杆（202）的下端上升，直至采光叶片（2）上升至水平；
S3，当采光叶片（2）在同一光照条件下发电效率下降时，控制器判定采光叶片（2）表面需要清理，此时双向电动拉杆（13）向内拉伸一对固定夹（12），使固定夹（12）与主活塞（4）分离，此时加压装置（6）再控制主活塞（4）上升，使推杆（202）不再受液压推力，此时采光叶片（2）下降；
S4，采光叶片（2）下降后，风轮（10）在风力作用下旋转的同时携带基台（1）进行转动，使采光叶片（2）与清污杆（8）产生相对运动，从而使清污杆（8）对采光叶片（2）的表面进行清洁。
2.根据权利要求1所述的一种可自洁的塔型光伏发电设备，其特征在于：所述基台（1）整体为镂空的钛合金骨架，所述基台（1）的插孔两端均固定连接有密封塞。
3.根据权利要求1所述的一种可自洁的塔型光伏发电设备，其特征在于：相邻两个所述喷头（802）之间连接有柔性刷条，所述柔性刷条包括导流带，所述导流带上固定连接有多个均匀分布的纤维刷，所述纤维刷远离导流带的一端固定连接有分叉刷，所述分叉刷内固定连接有与导流带内腔相通的导管。
4.根据权利要求3所述的一种可自洁的塔型光伏发电设备，其特征在于：所述导流带包括套结在两个相邻喷头（802）外侧的纤维导流环，两个所述纤维导流环之间连接有空心PVC条。
5.根据权利要求1所述的一种可自洁的塔型光伏发电设备，其特征在于：所述风轮（10）包括多个均匀分布的弧形叶轮，多个所述弧形叶轮拼接成球形。
6.根据权利要求1所述的一种可自洁的塔型光伏发电设备，其特征在于：所述供液装置（9）包括安装在固定台（7）内的环形罐，所述环形罐内安装有与清污杆（8）相匹配的液泵，且液泵与控制器电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种可自洁的塔型光伏发电设备，其特征在于：所述固定台（7）内安装有伺服电机，所述伺服电机的动力输出端固定连接有主动齿轮，所述基台（1）位于固定台（7）内的一端外壁上固定连接有与主动齿轮相匹配的齿环。
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