CN116317867B - 一种自适应太阳能支架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种自适应太阳能支架，包括感应模块、调节模块和清洁模块，感应模块用于判断环境天气，调节模块根据环境天气调节太阳能板的倾斜角度；太阳能板边缘设置有外框架，清洁模块安装于外框架，清洁模块具有第一清理模式和第二清理模式，第一清理模式下，清洁模块对太阳能板的朝阳面上的灰尘进行清理；第二清理模式下，清洁模块对太阳能板的朝阳面上进行喷水并擦拭；第一清理模式和第二清理模式先后进行，即先对太阳能板上的灰尘进行清理，再对其进行喷水擦拭，避免喷水时水流与太阳能板上的灰尘等脏污混合，且通过擦拭的方式能够清理太阳能板上粘附的脏污，从而获得更好的清洁效果。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种自适应太阳能支架。
背景技术
太阳能电池板是光伏发电系统的核心部分，一般通过设置支架对其支撑，并调整太阳能电池板的倾斜角度使其对阳光的吸收效果达到最佳，由于太阳能板朝上的面积较大，在使用过程中，太阳能板的表面易覆盖灰尘、树叶、鸟粪等脏污，影响钢化玻璃的透光率，进而影响太阳能板的发电主体的正常工作。因此，在使用过程中，需要定期对其进行清理，现有技术中，一般利用收集到的雨水对太阳能板进行冲洗清理，这种方式能够节省水资源，但雨水易与太阳能板上的灰尘、粪便等脏污混合，从而粘附在太阳能板上，影响清洁效果。
发明内容
本发明提供一种自适应太阳能支架，以解决现有技术中太阳能板表面脏污清理效果不好的问题。
本发明的一种自适应太阳能支架采用如下技术方案：
一种自适应太阳能支架，用于支撑太阳能板，包括感应模块、调节模块和清洁模块，感应模块用于判断环境天气，调节模块根据环境天气调节太阳能板的倾斜角度；太阳能板边缘设置有外框架，清洁模块安装于外框架，用于对太阳能板的朝阳面进行清理。清洁模块具有第一清理模式和第二清理模式，第一清理模式下，清洁模块对太阳能板的朝阳面上的灰尘进行清理；第二清理模式下，清洁模块对太阳能板的朝阳面上进行喷水并擦拭；第一清理模式和第二清理模式先后进行。
进一步地，清洁模块包括转轴和多个海绵板，转轴与太阳能板的转动轴线方向平行；转轴可绕自身轴线转动安装于外框架；且转轴可从太阳能板的较高一侧到太阳能板的较低一侧往复滑动；多个海绵板绕转轴周向分布；第一清理模式下，多个海绵板随转轴同步转动且从太阳能板的较高一侧向太阳能板的较低一侧移动，海绵板在转动时将太阳能板的朝阳面上的灰尘进行清理。
进一步地，清洁模块还包括遮挡板和驱动件，遮挡板位于转轴和海绵板上方，并与转轴同步滑动；且遮挡板内设置有储水腔，遮挡板上设置有与储水腔连通的喷水口，用于向太阳能板的朝阳面喷水；多个海绵板均可绕转轴周向滑动安装于转轴，且相邻两个海绵板之间通过弹性件连接；驱动件用于驱动多个海绵板向转轴的靠近太阳能板的一侧聚拢；第二清理模式下，遮挡板先随转轴移动对太阳能板的朝阳面喷水，之后多个海绵板向转轴的靠近太阳能板的一侧聚拢，并在转轴从太阳能板的较高一侧向较低一侧移动的过程中对太阳能板的朝阳面进行擦拭。
进一步地，遮挡板内还设置有集尘腔，遮挡板上设置有与集尘腔连通的吸尘口；遮挡板的集尘腔外接有吸尘器，吸尘器用于将海绵板带起的灰尘通过吸尘口和集尘腔抽走。
进一步地，清洁模块还包括清洁块，清洁块设置于外框架上且位于太阳能板的较低一侧；海绵板位于太阳能板的较低一侧时，转轴带动海绵板转动使海绵板依次撞击清洁块，进而清理海绵板上吸附的灰尘或甩干海绵板携带的水分。
进一步地，转轴的端部设置有轴套，轴套与转轴固定连接且轴套内圈设置有第一挡块；驱动件包括驱动电机和第二挡块，驱动电机固定安装于轴套内，第二挡块安装于驱动电机，并在驱动电机的驱动下绕转轴的轴线在预设范围内转动；第一挡块和第二挡块均位于相邻两个海绵板之间，驱动电机驱动第二挡块向远离第一挡块方向转动时，挤压海绵板向靠近第一挡块方向靠拢。
进一步地，清洁模块还包括第一电机、第二电机和传动组件，第一电机通过传动组件带动转轴在太阳能板的较高一侧和太阳能板的较低一侧之间往复滑动；第二电机用于驱动转轴绕自身轴线转动。
进一步地，调节模块包括控制单元、固定架、支撑杆、调节电机和支撑板，固定架固定于太阳能板的待安装位置；支撑板绕转轴的轴线方向转动安装于固定架，支撑板与太阳能板的背阳面固定连接，支撑板在调节电机的驱动下转动，进而改变太阳能板的倾斜角度；支撑杆至少有两个，支撑杆一端可上下滑动且转动地安装于固定架，另一端可转动且沿垂直于转轴轴线方向滑动安装于太阳能板的背阳面，用于辅助支撑板对太阳能板进行支撑；控制单元根据感应模块反馈的环境天气信号控制调节电机的转动方向和转动角度。
本发明的有益效果是：本发明的自适应太阳能支架的清洁模块具有第一清理模式和第二清理模式，第一清理模式下，清洁模块对太阳能板的朝阳面上的灰尘进行清理；第二清理模式下，清洁模块对太阳能板的朝阳面上进行喷水并擦拭。第一清理模式和第二清理模式先后进行，即先对太阳能板上的灰尘进行清理，再对其进行喷水擦拭，避免喷水时水流与太阳能板上的灰尘等脏污混合，且通过擦拭的方式能够清理太阳能板上粘附的脏污，从而获得更好的清洁效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一实施例提供的一种自适应太阳能支架的结构示意图；
图2为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架的调节模块结构示意图；
图3为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架的支撑板在太阳能板上的位置示意图；
图4为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架中太阳能板与外框架的结构示意图；
图5为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架中清洁模块的结构示意图；
图6为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架中清洁模块的部分结构的示意图；
图7为图6中A处放大示意图；
图8为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架中海绵板与轴套的配合示意图；
图9为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架中海绵板与驱动件的配合示意图；
图10为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架中海绵板与驱动件的结构示意图；
图11为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架中转轴与轴套的结构示意图；
图12为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架的海绵板的初始状态示意图；
图13为本发明的另一实施例提供的一种自适应太阳能支架的海绵板在聚拢状态下的示意图；
图中：100、太阳能板；110、外框架；200、感应模块；300、调节模块；310、固定架；320、支撑杆；330、调节电机；340、支撑板；400、清洁模块；410、转轴；411、轴套；412、第一挡块；420、海绵板；421、弹性件；430、遮挡板；431、喷水口；432、吸尘口；440、驱动件；441、驱动电机；442、第二挡块；450、清洁块；460、第一电机；470、第二电机；480、传动组件；490、连接块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种自适应太阳能支架的实施例，如图1至图11所示，用于支撑太阳能板100，包括感应模块200、调节模块300和清洁模块400。
感应模块200用于判断环境天气，调节模块300用于支撑太阳能板100，并根据环境天气调节太阳能板100的倾斜角度。
太阳能板100边缘设置有外框架110，清洁模块400安装于外框架110，用于对太阳能板100的朝阳面进行清理。清洁模块400具有第一清理模式和第二清理模式，第一清理模式下，清洁模块400对太阳能板100的朝阳面上的灰尘进行清理；第二清理模式下，清洁模块400对太阳能板100的朝阳面上进行喷水并擦拭。其中，第一清理模式和第二清理模式一般先后进行，即先对太阳能板100上的灰尘进行清理，再对其进行喷水擦拭，从而获得更好的清洁效果。且第一清理模式和第二清理模式均可进行多次，以进一步提高清理效果。
在本实施例中，清洁模块400包括转轴410和多个海绵板420，转轴410与太阳能板100的转动轴线方向平行；转轴410可绕自身轴线转动地安装于外框架110；且转轴410可从太阳能板100的较高一侧到太阳能板100的较低一侧往复滑动；多个海绵板420绕转轴410周向分布，如图12所示；第一清理模式下，多个海绵板420随转轴410沿第一转向转动且从太阳能板100的较高一侧向太阳能板100的较低一侧移动，海绵板420在沿第一转向转动时将太阳能板100的朝阳面上的灰尘进行清理。具体地，太阳能板100呈左低右高的倾斜状态时，转轴410从右向左移动，且第一转向为从前往后看的顺时针方向转动，海绵板420转动时能将太阳能板100的朝阳面上的灰尘带起，并在一定程度上顶推太阳能板100上掉落的杂物沿太阳能板100滑落。
在本实施例中，清洁模块400还包括遮挡板430和驱动件440，遮挡板430位于转轴410和海绵板420上方，并与转轴410同步滑动；遮挡板430用于遮挡海绵板420，防止其被暴晒或被雨淋；且遮挡板430内设置有储水腔，遮挡板430上设置有与储水腔连通的喷水口431，用于向太阳能板100的朝阳面喷水；具体地，遮挡板430上外接有与储水腔连通的水箱，且水箱内设置有水泵，水泵用于将水箱内的水抽至储水腔后从喷水口431喷出。多个海绵板420均可绕转轴410周向滑动安装于转轴410，且至少有一个海绵板420与转轴410固定连接，相邻两个海绵板420之间通过弹性件421连接；其中，弹性件421为弹簧。驱动件440用于驱动多个海绵板420向转轴410的靠近太阳能板100的一侧聚拢。第二清理模式下，遮挡板430先随转轴410移动对太阳能板100的朝阳面喷水，之后多个海绵板420向转轴410的靠近太阳能板100的一侧聚拢，如图13所示，并在转轴410从太阳能板100的较高一侧向较低一侧移动的过程中对太阳能板100的朝阳面进行擦拭，其中，转轴410在移动过程中不进行转动。由于多个海绵板420绕转轴410周向分布，在随转轴410移动过程中，只有部分海绵板420与太阳能板100接触，部分海绵板420的吸水能力有限，对太阳能板100的擦拭效果不好，因此，通过使海绵板420向转轴410的靠近太阳能板100的一侧聚拢，增加与太阳能板100接触的海绵板420的数量，且能在一定程度上增加多个海绵板420的整体强度，进而提高其对太阳能板100的擦拭效果。
在本实施例中，遮挡板430内还设置有集尘腔，遮挡板430上设置有与集尘腔连通的吸尘口432；吸尘口432位于多个海绵板420的靠近太阳能板100较低一侧的一侧，海绵板420随转轴410转动时将太阳能板100上的灰尘带起，遮挡板430的集尘腔外接有吸尘器，吸尘器用于将海绵板420带起的灰尘通过吸尘口432和集尘腔抽走。
在本实施例中，清洁模块400还包括清洁块450，清洁块450设置于外框架110上且位于太阳能板100的较低一侧；海绵板420位于太阳能板100的较低一侧时，转轴410带动海绵板420沿与第一转向相反的第二转向转动，使海绵板420依次撞击清洁块450，进而清理海绵板420上吸附的灰尘或甩干海绵板420携带的水分。具体地，太阳能板100呈左低右高的倾斜状态时，第一转向为从前往后看的逆时针方向转动，海绵板420转动时能从上往下撞击清洁块450，便于甩出的灰尘的水分从清洁块450的远离海绵板420的一侧掉落。其中，为避免清洁块450影响太阳能板100上的杂物或水珠滑落，清洁块450可设置成可电控的伸缩结构，仅在转轴410和海绵板420移动至太阳能板100的较低一侧时伸出，在其他时刻收回外框架110内。
在本实施例中，转轴410的端部设置有轴套411，轴套411与转轴410固定连接且轴套411内圈设置有第一挡块412；多个海绵板420的端部转动安装于轴套411的内圈。驱动件440包括驱动电机441和第二挡块442，驱动电机441固定安装于轴套411内，第二挡块442安装于驱动电机441，并在驱动电机441的驱动下绕转轴410的轴线在预设范围内转动；具体地，驱动电机441的输出轴上安装有转动盘，转动盘与转轴410同轴，且第二挡块442安装于转动盘的偏心位置处。第一挡块412和第二挡块442均位于同一个相邻两个海绵板420之间，且第一挡块412与其相邻的海绵板420固定连接。驱动电机441驱动第二挡块442向远离第一挡块412方向转动时，挤压全部海绵板420向第一挡块412方向靠拢，进而使全部海绵板420位于转轴410的靠近太阳能板100一侧。
在本实施例中，清洁模块400还包括第一电机460、第二电机470和传动组件480，第一电机460通过传动组件480带动转轴410从太阳能板100的较高一侧到太阳能板100的较低一侧滑动，或从太阳能板100的较低一侧向太阳能板100的较高一侧滑动；第二电机470用于驱动转轴410绕自身轴线转动。具体地，转轴410通过连接块490安装于外框架110，连接块490滑动安装于外框架110，且转轴410转动安装于连接块490，遮挡板430固定安装于连接块490。其中，传动组件480可以为丝杠螺母机构，包括螺杆，螺杆转动安装于外框架110并与连接块490螺纹连接，使螺杆在第一电机460的驱动下转动，进而带动连接块490滑动。在一些其他实施例中，传动组件480也可以为齿轮齿条机构，包括齿轮和齿条，齿条固定于外框架110，齿轮转动安装于连接块490并与齿条啮合，第一电机460安装于连接块490并驱动齿轮转动，进而使连接块490在齿轮与齿条的啮合作用下移动。
在本实施例中，调节模块300包括控制单元（图中未示出）、固定架310、支撑杆320、调节电机330和支撑板340，固定架310固定于太阳能板100的待安装位置；支撑板340绕转轴410的轴线方向转动安装于固定架310，支撑板340与太阳能板100的背阳面固定连接，支撑板340在调节电机330的驱动下转动，进而改变太阳能板100的倾斜角度；支撑杆320至少有两个，支撑杆320一端可上下滑动且转动地安装于固定架310，另一端可转动且沿垂直于转轴410轴线方向滑动安装于太阳能板100的背阳面，用于辅助支撑板340对太阳能板100进行支撑；控制单元根据感应模块200反馈的环境天气信号控制调节电机330的转动方向和转动角度。其中，控制单元可选用现有技术中的PLC程序模块。
在一些其他实施例中，调节模块300包括控制单元和四个可伸缩的支腿，四个可伸缩的支腿分别支撑于太阳能板100的四个边角，控制单元通过控制四个可伸缩的支腿的长度进而调节太阳能板100的倾斜角度。
在本实施例中，感应模块200包括光敏传感器、风力传感器、雨量传感器和重力感应器，光敏传感器用于判断外界光线强度，进而判断外界环境天气是否为晴天，若为晴天，控制单元控制调节电机330启动，使太阳能板100的倾斜角度为最佳照射角度，最佳照射角度会根据太阳光和太阳能板100所处纬度的变化而变化，在中国大致为15-35°。风力传感器用于判断外界风力条件并将其反馈至控制单元，在风力较大时，控制单元控制调节电机330启动，使太阳能板100调整为平躺状态，减小风的阻力及背面的风洞效应，达到台风不能损坏太阳能面板100的效果，增加系统的安全性。雨量传感器用于判断外界的环境天气是否为雨天，若为雨天，控制单元控制调节电机330启动，使太阳能板100的倾斜角度为最佳排水角度，一般为大于45°，达到利用雨水冲洗面板玻璃表面的自清洁效果，一是降低降低运维成本、二是清洗完的光伏板能因透光度更好而提升发电效率、三是由于冲刷可以带走光伏板边缘的污泥而减少热斑效应增加电站安全性（热斑效应会导致光伏组件内部短路风险增大）。重力传感器用于监测太阳能板100受到的瞬时冲击和负载情况，进而判断外界天气是否为冰雹或雪天，若为冰雹或雪天，控制单元控制调节电机330启动，使太阳能板100的转动至竖直状态或与地面的角度大于60°的状态，使雪花不能堆积在面板上，冰雹也无法垂直砸向太阳能面板，从而达到大雪冰雹不能损坏太阳能板和支架的效果。在没有风力、雨水、冰雹或积雪的情况下，太阳能板100保持在最佳照射角度。
本发明的一种自适应太阳能支架在使用时，调节模块300根据外界环境条件调整太阳能板100的倾斜角度。由于太阳能板100需要在白天有光照的情况下使用，一般在早晨对其表面进行清理，清洁模块400先后采用第一清理模式和第二清理模式对太阳能板100的朝阳面进行清理，以保证太阳能板100在白天的正常使用。具体为：第一电机460通过传动组件480带动连接块490从太阳能板100的较高一侧向较低一侧移动，进而使转轴410带动海绵板420从太阳能板100的较高一侧向较低一侧移动，同时第二电机470带动转轴410沿第一转向转动，进而带动海绵板420沿第一转向转动，海绵板420在转动并随转轴410移动的过程中，将太阳能板100上的灰尘带起，吸尘器将海绵板420带起的灰尘通过吸尘口432和集尘腔抽走。至转轴410移动至太阳能板100的较低一侧，第一电机460不再驱动转轴410移动，第二电机470带动转轴410沿第二转向转动，多个海绵板420依次撞击清洁块450，使其携带的灰尘从太阳能板100的较低一侧掉落。之后第一电机460通过传动组件480带动连接块490从太阳能板100的较低一侧向较高一侧移动，进而使转轴410带动海绵板420从太阳能板100的较低一侧向较高一侧移动，在此过程中，第二电机470不启动，转轴410不带动海绵板420转动，水泵将水箱内的水抽至储水腔后从喷水口431喷出。至转轴410移动至太阳能板100的较高一侧，第一电机460不再驱动转轴410移动，驱动电机441驱动第二挡块442向远离第一挡块412方向转动时，挤压全部海绵板420向转轴410的靠近太阳能板100的一侧聚拢。驱动电机441使第二挡块442保持当前位置，之后第一电机460再次通过传动组件480带动转轴410和海绵板420从太阳能板100的较高一侧向较低一侧移动，且在此过程中，转轴410不产生转动，使海绵板420保持聚拢状态对太阳能板100的朝阳面进行擦拭，且海绵板420与太阳能板100之间的污水沿太阳能板100滑落。至转轴410移动至太阳能板100的较低一侧，第一电机460不再驱动转轴410移动，驱动电机441带动第二挡块442沿与之前的相反方向转动复位，使海绵板420在弹性件421的作用下恢复绕转轴410的周向分布。之后第二电机470带动转轴410沿第二转向转动，使海绵板420依次撞击清洁块450，进而甩干海绵板420携带的水分。海绵板420上的水分甩干后，第一电机460驱动转轴410移动至太阳能板100的较高一侧，以待下次对太阳能板100的清理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种自适应太阳能支架，用于支撑太阳能板，其特征在于：包括感应模块、调节模块和清洁模块，
感应模块用于判断环境天气，调节模块根据环境天气调节太阳能板的倾斜角度；
太阳能板边缘设置有外框架，清洁模块安装于外框架，用于对太阳能板的朝阳面进行清理；清洁模块具有第一清理模式和第二清理模式，第一清理模式下，清洁模块对太阳能板的朝阳面上的灰尘进行清理；第二清理模式下，清洁模块对太阳能板的朝阳面上进行喷水并擦拭；第一清理模式和第二清理模式先后进行；
清洁模块包括转轴和多个海绵板，转轴与太阳能板的转动轴线方向平行；转轴可绕自身轴线转动安装于外框架；且转轴可从太阳能板的较高一侧到太阳能板的较低一侧往复滑动；多个海绵板绕转轴周向分布；第一清理模式下，多个海绵板随转轴同步转动且从太阳能板的较高一侧向太阳能板的较低一侧移动，海绵板在转动时将太阳能板的朝阳面上的灰尘进行清理；
清洁模块还包括遮挡板和驱动件，遮挡板位于转轴和海绵板上方，并与转轴同步滑动；且遮挡板内设置有储水腔，遮挡板上设置有与储水腔连通的喷水口，用于向太阳能板的朝阳面喷水；多个海绵板均可绕转轴周向滑动安装于转轴，且相邻两个海绵板之间通过弹性件连接；驱动件用于驱动多个海绵板向转轴的靠近太阳能板的一侧聚拢；第二清理模式下，遮挡板先随转轴移动对太阳能板的朝阳面喷水，之后多个海绵板向转轴的靠近太阳能板的一侧聚拢，并在转轴从太阳能板的较高一侧向较低一侧移动的过程中对太阳能板的朝阳面进行擦拭。
2.根据权利要求1所述的一种自适应太阳能支架，其特征在于：遮挡板内还设置有集尘腔，遮挡板上设置有与集尘腔连通的吸尘口；遮挡板的集尘腔外接有吸尘器，吸尘器用于将海绵板带起的灰尘通过吸尘口和集尘腔抽走。
3.根据权利要求1所述的一种自适应太阳能支架，其特征在于：清洁模块还包括清洁块，清洁块设置于外框架上且位于太阳能板的较低一侧；海绵板位于太阳能板的较低一侧时，转轴带动海绵板转动使海绵板依次撞击清洁块，进而清理海绵板上吸附的灰尘或甩干海绵板携带的水分。
4.根据权利要求1所述的一种自适应太阳能支架，其特征在于：转轴的端部设置有轴套，轴套与转轴固定连接且轴套内圈设置有第一挡块；驱动件包括驱动电机和第二挡块，驱动电机固定安装于轴套内，第二挡块安装于驱动电机，并在驱动电机的驱动下绕转轴的轴线在预设范围内转动；第一挡块和第二挡块均位于相邻两个海绵板之间，驱动电机驱动第二挡块向远离第一挡块方向转动时，挤压海绵板向靠近第一挡块方向靠拢。
5.根据权利要求1所述的一种自适应太阳能支架，其特征在于：清洁模块还包括第一电机、第二电机和传动组件，第一电机通过传动组件带动转轴在太阳能板的较高一侧和太阳能板的较低一侧之间往复滑动；第二电机用于驱动转轴绕自身轴线转动。
6.根据权利要求1所述的一种自适应太阳能支架，其特征在于：调节模块包括控制单元、固定架、支撑杆、调节电机和支撑板，固定架固定于太阳能板的待安装位置；支撑板绕转轴的轴线方向转动安装于固定架，支撑板与太阳能板的背阳面固定连接，支撑板在调节电机的驱动下转动，进而改变太阳能板的倾斜角度；支撑杆至少有两个，支撑杆一端可上下滑动且转动地安装于固定架，另一端可转动且沿垂直于转轴轴线方向滑动安装于太阳能板的背阳面，用于辅助支撑板对太阳能板进行支撑；控制单元根据感应模块反馈的环境天气信号控制调节电机的转动方向和转动角度。
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