CN206177366U - 一种光伏组件积灰检测与清扫控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏组件积灰检测与清扫控制装置，包括光伏组件(14)，光伏组件(1)的电源输出端与电压互感器(5)、电流互感器(6)相连接，电压互感器(5)、电流互感器(6)的输出端通过D/A变换分别与第一MCU(1)以及电量计量芯片(3)相连，第一MCU(1)连接环境参数检测模块(12)以及驱动电机(10)，本实用新型可以实现光伏组件积灰的自动清扫。

Description

一种光伏组件积灰检测与清扫控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种控制装置，特别是涉及一种光伏组件积灰检测与清扫控制装置。

背景技术

光伏电池板积灰会响光伏发电效率。对光伏电池板积灰目前的处理办法集中在积灰程度与效率降低的实验研究上，许多学者提出了不同的分析模型。实验表明，仅依靠自然降水清洗积尘，对于干旱少雨地区光伏电站影响较大，光伏电池板发电效率会由最初的23％-25％降低到1-3个月后的16％-8％，对光伏发电系统影响较大(机电工程，第30卷第8期，光伏面积积灰及除尘清洁技术研究综述)。对光伏电池板积灰的解决办法目前主要包括：人工定期清理，定期水冲洗，利用光伏储能或风光互补储能驱动自动化清洁刷清洗，经应用分析发现上述清洗方法从能量转换或者经济效益指标衡量，却总是得不偿失的。

一些小型光伏电站采用人工清洁的方法，一般用拖把、橡胶刮条或柔软的抹布进行清洗。该方法缺点是在清洗过程中不可避免地会对玻璃面板产生划痕，磨伤玻璃表面，部分工作需两人配合作业，效率相对较低，人工成本较高。

大中型光伏电站人工清洁难度较大，一般采用机械清洁的方式。高压水枪清洗，水经过加压后形成水汽混合物，将光伏面板表面尘土冲洗干净；缺点是对水电需求较大，清洁过程中会形成大量污水，污染环境；投入成本主要是机器和人员工资。清洗车清洗，用水量较大，但需空间宽阔平坦的地区使用，投入成本较高。

另外还有机械除尘技术，利用机械化的刷子结合喷水冲洗光伏面板的自动除尘装置等，靠机械力将粉尘扫走，但有些机器清洁效果较差，成本较高，同时也会污染环境，尚需进一步的开发研究。

实用新型内容

为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型之目的在于提供一种光伏组件积灰检测与清扫控制装置，以实现光伏组件积灰的自动清扫。

为达上述及其它目的，本实用新型一种光伏组件积灰检测与清扫控制装置，包括光伏组件(14)，光伏组件(1)的电源输出端与电压互感器(5)、电流互感器(6)相连接，电压互感器(5)、电流互感器(6)的输出端通过D/A变换分别与第一MCU(1)以及电量计量芯片(3)相连，第一MCU(1)连接环境参数检测模块(12)以及驱动电机(10)。

所述环境参数检测模块(12)包括温度检测模块、湿度检测模块以及光照强度检测。

进一步地，所述装置还包括连接所述第一MCU(1)的显示单元。

进一步地，所述显示单元采用LED显示。

进一步地，所述装置还包括无线通讯芯片(11)，所述无线通讯芯片(11)连接第二MCU(2)及第一MCU(1)，由第二MCU(2)产生多路控制信号，根据工作环境进行单路或者多路清扫工作。

进一步地，所述无线通讯芯片(11)采用芯片PT2262/PT2272实现控制信号的200M范围内的远程遥控。

进一步地，所述装置包括一辅助电源，所述辅助电源连接所述光伏组件。

进一步地，所述辅助电源采用太阳能电池板。

进一步地，所述电压互感器以及电流互感器获得所述光伏组件的电压和电流后，送入所述电量计量芯片(3)的电量计量单元，并送入时分割乘法器以及电量寄存器，所述第一MCU(1)由电量寄存器获得所述光伏组件的实际电量。

进一步地，所述电量计量芯片(3)与第一MCU(1)实现串行数据通信。

与现有技术相比，本实用新型一种光伏组件积灰检测与清扫装置，通过将光伏组件的电源输出端与电压电流互感器相连接，电压电流互感器输出端通过D/A变换分别与MCU以及电量计量芯片相连接，MCU通过检测环境温度、光照强度、湿度、电压、电流等需要的数据，得到积灰程度数据并送到LED显示单元，若积灰严重同时输出控制信号控制驱动电机进行除尘，本实用新型可以有效的判断光伏电池板积灰程度，根据积灰程度采取清洁措施，可以有效避免不必要的能量的损失或者人工清洁的成本，从发电角度则变相提高了发电效率。

附图说明

图1为本实用新型一种光伏组件积灰检测与清扫控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型之电量计量芯片工作示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本实用新型一种光伏组件积灰检测与清扫控制装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型一种光伏组件积灰检测与清扫控制装置，包括光伏组件1，光伏组件的电源输出端与电压互感器5、电流互感器6相连接，电压互感器5、电流互感器6的输出端通过D/A变换分别与MCU1以及电量计量芯片3相连，MCU1连接环境参数检测模块12以及驱动电机10，以获得环境参数，MCU1根据获得的环境参数获得光伏组件产生的理论电量，并将理论电量与根据电量计量芯片3获得的实际电量比较，根据比较结果产生控制驱动电机10的控制信号，以控制驱动电机进行清扫工作。在本实用新型较佳实施例中，环境参数检测模块12包括温度检测模块9、湿度检测模块7以及光照强度检测8。

以下说明本实用新型的工作原理：在本实用信息中，根据光伏组件的输出电压电流表达式进行工程近似并修正参数(见电工技术学报，2011年第10期，光伏电池工程用数学模型研究)得：Im`＝Im×S(1+aΔT)/Sref,Um`＝Um(1-CΔT)(1+bΔS)。环境参数检测模块采样数据初始化之后首先进行数据采集与判断，如果采样得到的光照强度在小误差范围则采集数据，如果不是则说明天气情况不好，采集的数据经理论计算与实际数据误差较大则舍弃(中国农机化学报，第36卷第4期，户用型光伏电池板积灰密度对转换效率影响研究)，延迟一定时间后重新采集，这样就确保了每次采集的数据计算出的理论值与实际发电量误差较小，然后判断湿度数据是否在合理数据，用以判断阴雨天气的数据，然后计算温度偏差值ΔT＝T-Tref，MCU1根据获得的环境参数利用前述的光伏组件的输出电压电流表达式计算光伏组件的理论电量，同时，MCU1会采集电量计量芯片3采集到的电压电流值获得光伏组件的实际电量，将实际电量与理论电量对比求出相对偏差值，经过数据比对，根据获得的相对偏差值输出控制信号至驱动电机10，以控制驱动电机10进行清扫工作，例如，当获得的相对偏差值大于一预设阈值时，则控制驱动电机10进行清扫工作，否则不启动驱动电机10，在此需说明的是，本实用新型中MCU对于理论电量的计算以及将两个数据进行比较以产生一控制信号为MCU的常规功能，在此不予赘述。

较佳地，本实用新型之光伏组件积灰检测与清扫控制装置还包括显示单元4，显示单元4连接MCU1，本实用新型根据积灰程度，采用6只LED显示，显示效果清晰，当积灰程度低，光伏组件发电效率损失小的时候，不需要清理，LED指示绿色，当光伏组件发电效率损失较大，并较长时间处于低效率状态，发电效率持续下降时，采用黄色LED灯光显示，用户可手动控制是否进行除尘操作，如遇特殊情况，如沙尘，降雪等天气造成的短时间积灰严重，或光伏组件故障等因素导致的发电系统效率明显降低，检测装置发出清扫控制信号并采用红色指示灯显示，用户可通过按键根据储能系统电量控制多路电机的除尘操作(比如储能系统电量不足时可采用单组电机的分步清洁，储能系统或光照强度足够好时可驱动所有清扫电机同时进行除尘操作)。

较佳地，本实用新型之光伏组件积灰检测与清扫控制装置还包括无线通讯芯片11，无线通讯芯片11连接MCU2与MCU1，以将MCU1的对比结果发送出去以及接收远程的控制信号，由单片机MCU2产生多路控制信号，可根据需要和系统工作环境进行单路或者多路清扫工作，在本实用新型具体实施例中，无线通讯芯片(11)采用芯片PT2262/PT2272实现控制信号的200M范围内的远程遥控。

较佳地，本实用新型之光伏组件积灰检测与清扫控制装置还包括辅助电源13，辅助电源13连接光伏组件，以给光伏组件提供必要的电能，在本实用新型中，辅助电源13为太阳能电池板。

图2为本实用新型之电量计量芯片工作示意图。在本实用新型中，电压互感器以及电流互感器获得光伏组件的电压和电流后，送入电量计量芯片3的电量计量单元，并经过时分割乘法器以及电量寄存器，MCU1由电量寄存器获得光伏组件的实际电量，以进行后续控制处理。在本实用新型较佳实施例中，电量计量芯片(3)与MCU(1)实现串行数据通信。

综上所述，本实用新型一种光伏组件积灰检测与清扫装置，通过将光伏组件的电源输出端与电压电流互感器相连接，电压电流互感器输出端通过D/A变换分别与MCU以及电量计量芯片相连接，MCU通过检测环境温度、光照强度、湿度、电压、电流等需要的数据，得到积灰程度数据并送到LED显示单元，若积灰严重同时输出控制信号控制驱动电机进行除尘，本实用新型可以有效的判断光伏电池板积灰程度，根据积灰程度采取清洁措施，可以有效避免不必要的能量的损失或者人工清洁的成本，从发电角度则变相提高了发电效率。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种光伏组件积灰检测与清扫控制装置，包括光伏组件(14)，光伏组件(14)的电源输出端与电压互感器(5)、电流互感器(6)相连接，电压互感器(5)、电流互感器(6)的输出端通过D/A变换分别与第一MCU(1)以及电量计量芯片(3)相连，第一MCU(1)连接环境参数检测模块(12)以及驱动电机(10)。

2.如权利要求1所述的光伏组件积灰检测与清扫控制装置，其特征在于：所述环境参数检测模块(12)包括温度检测模块、湿度检测模块以及光照强度检测。

3.如权利要求1所述的光伏组件积灰检测与清扫控制装置，其特征在于：所述装置还包括连接所述第一MCU(1)的显示单元。

4.如权利要求3所述的光伏组件积灰检测与清扫控制装置，其特征在于：所述显示单元采用LED显示。

5.如权利要求1所述的光伏组件积灰检测与清扫控制装置，其特征在于：所述装置还包括无线通讯芯片(11)，所述无线通讯芯片(11)连接第二MCU(2)及第一MCU(1)，由第二MCU(2)产生多路控制信号，根据工作环境进行单路或者多路清扫工作。

6.如权利要求5所述的光伏组件积灰检测与清扫控制装置，其特征在于：所述无线通讯芯片(11)采用芯片PT2262/PT2272实现控制信号的200M范围内的远程遥控。

7.如权利要求1所述的光伏组件积灰检测与清扫控制装置，其特征在于：所述装置包括一辅助电源，所述辅助电源连接所述光伏组件。

8.如权利要求7所述的光伏组件积灰检测与清扫控制装置，其特征在于：所述辅助电源采用太阳能电池板。

9.如权利要求1所述的光伏组件积灰检测与清扫控制装置，其特征在于：所述电压互感器以及电流互感器获得所述光伏组件的电压和电流后，送入所述电量计量芯片(3)的电量计量单元，并送入时分割乘法器以及电量寄存器，所述第一MCU(1)由电量寄存器获得所述光伏组件的实际电量。

10.如权利要求1所述的光伏组件积灰检测与清扫控制装置，其特征在于：所述电量计量芯片(3)与第一MCU(1)实现串行数据通信。