自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，包括用于將太陽能電池表面的冰雪融化的融雪加熱系統(tǒng)；用于清除太陽能電池表面灰塵的清潔噴淋系統(tǒng)；用于為融雪加熱系統(tǒng)、清潔噴淋系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)提供不同工作電壓的電源變化器；以及用于對清潔噴淋系統(tǒng)、融雪加熱系統(tǒng)和電源變化器三環(huán)節(jié)實施閉環(huán)控制的微機(jī)系統(tǒng)。本發(fā)明提高了太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換效率、延長了其使用壽命。
【專利說明】自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家對光伏等新能源事業(yè)發(fā)展上的政策性支持，近幾年太陽能發(fā)電技術(shù)以及相應(yīng)的微電網(wǎng)技術(shù)等均得到了飛速的發(fā)展和普及，也使人們對太陽能電池板的能量轉(zhuǎn)換效率以及基板除塵保護(hù)等防護(hù)措施的研究逐漸引起廣泛的重視，也相應(yīng)有一些專利和產(chǎn)品陸續(xù)呈現(xiàn)出來。
[0003]發(fā)展光伏新能源事業(yè)，是事關(guān)抵御化石能源危機(jī)、減少大氣污染、有利于節(jié)能減排事業(yè)發(fā)展的一項重要國策。而光伏電池板是設(shè)置在戶外無遮蓋的露天式新能源感光發(fā)電系統(tǒng)，受天氣，風(fēng)塵以及日益增多的霧霾氣候的影響極大，特別因長時間暴露在戶外環(huán)境中，太陽能電池板表面經(jīng)常堆積許多灰塵以及冬季還會有冰雪等覆蓋物，另外，有的出于有利于接收光照和安全等考慮，太陽能電池板又多矗立于一定高度(比如屋頂)的位置上，不便于人工直接清掃，這些原因都直接關(guān)系到太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換效率和使用壽命等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供對太陽能電池板進(jìn)行自主式加熱融冰雪、噴淋除塵、電源變換、信息檢測等多功能于一體化太陽能電池板清潔系統(tǒng)。
[0005]一種自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，包括用于將太陽能電池表面的冰雪融化的融雪加熱系統(tǒng)；用于清除太陽能電池表面灰塵的清潔噴淋系統(tǒng)；用于為融雪加熱系統(tǒng)、清潔噴淋系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)提供不同工作電壓的電源變化器；以及用于對清潔噴淋系統(tǒng)、融雪加熱系統(tǒng)和電源變化器三環(huán)節(jié)實施閉環(huán)控制的微機(jī)系統(tǒng)。
[0006]進(jìn)一步地，如上所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，所述電源變化器包括可輸出三項電壓的可控功率器件、電壓傳感器、電壓檢測電路、驅(qū)動電路；所述可控功率器件的輸入為太陽能電池板匯流排處的直流電壓，其輸出為三向電壓分別用于為清潔噴淋系統(tǒng)、融雪加熱系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)提供不同的工作電壓；所述電壓傳感器連接在太陽能電池板匯流排處，用于檢測匯流排處的直流電壓信號，然后將檢測到的直流電壓信號通過電壓檢測電路輸送給微機(jī)系統(tǒng)，微機(jī)系統(tǒng)根據(jù)接收到的電壓信號與預(yù)先設(shè)定的電壓進(jìn)行比較處理運(yùn)算，然后通過驅(qū)動電路來調(diào)節(jié)可控功率器件的輸出電壓，使其輸出電壓穩(wěn)定。
[0007]進(jìn)一步地，如上所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，所述融雪加熱系統(tǒng)包括不遮擋光電池陣列外圍的含有加熱絲的加熱絲貼膜、設(shè)置在太陽能電池板下邊緣的溫度傳感器，溫度傳感器連接溫度檢測電路，溫度檢測電路與微機(jī)系統(tǒng)連接；所述加熱絲貼膜與加熱控制電路連接，加熱控制電路一路與微機(jī)系統(tǒng)連接，一路與可控功率器件連接。
[0008]進(jìn)一步地，如上所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，所述溫度傳感器采用Cu或Pt傳感器。
[0009]進(jìn)一步地，如上所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，所述清潔噴淋系統(tǒng)包括均勻布置有小孔的噴管，噴管連接有軟管，軟管與噴泵連接，噴泵與儲水容器連接，所述噴泵還與噴泵控制電路連接，噴泵控制電路一路與微機(jī)系統(tǒng)連接，用于根據(jù)微機(jī)系統(tǒng)接收到的太陽能電池板匯流排處的直流電壓信號決定是否開啟噴泵，噴泵控制電路另一路與可控功率器件連接。
[0010]進(jìn)一步地，如上所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，所述清潔噴淋系統(tǒng)還包括設(shè)置在儲水容器內(nèi)的水位檢測傳感器，所述水位檢測傳感器與水位檢測電路連接，水位檢測電路與微機(jī)系統(tǒng)連接。
[0011]進(jìn)一步地，如上所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，所述噴管通過金屬卡子平行固定在太陽能電池板的上側(cè)。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)勢:
[0013]1.通過設(shè)置的溫度和電壓傳感器能檢測和分析光電池基板表面覆蓋物的情況，用于自動啟停清潔系統(tǒng)的工作。
[0014]2.通過敷設(shè)的加熱元件和控制系統(tǒng)，可解決冬季特別是有冰雪覆蓋物時的加熱融化除塵問題。
[0015]3.通過敷設(shè)的噴淋系統(tǒng)，可解決塵埃類覆蓋物的清潔問題。
[0016]4.通過敷設(shè)的電源變換裝置，可解決不需外設(shè)電壓，只有光電池變換供給清潔系統(tǒng)電源的問題。
[0017]5.通過微機(jī)系統(tǒng)，實現(xiàn)自主式加熱、噴淋等閉環(huán)控制問題。
[0018]6、提高了太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換效率、延長了使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1本發(fā)明自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記:
[0021]1-噴管，2-軟管，3-手動水閥，4-金屬卡子，5-噴泵，6_儲水容器，7_水位檢測傳感器，8-水位檢測電路，9-噴泵控制電路，10-太陽能電池板，11-匯流排，12-電壓傳感器，13-電壓檢測電路，14-可控功率器件，15-加熱絲貼膜，16-溫度傳感器，17-溫度檢測電路，18-加熱控制電路，19-A/D轉(zhuǎn)換器，20-內(nèi)置控制程序，21-微機(jī)系統(tǒng)，22-1/0輸出口，23-驅(qū)動電路。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]圖1本發(fā)明自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明提供的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)主要包括:清潔噴淋系統(tǒng)，融雪加熱系統(tǒng)，電源變換器以及對融雪加熱系統(tǒng)、清潔噴淋系統(tǒng)和電源變換器三環(huán)節(jié)實施閉環(huán)控制的微機(jī)系統(tǒng)等四部分。
[0024]其中，微機(jī)系統(tǒng)21包括A/D轉(zhuǎn)換器19、I/O輸出口 22和內(nèi)置控制程序20，該微機(jī)系統(tǒng)21能實現(xiàn)進(jìn)行溫度、水位和電壓檢測信號的變換、比較處理、對加熱絲貼膜15、噴泵5以及電源變換器等三個環(huán)節(jié)的控制輸出以及水位和光電池輸出電壓初始值的設(shè)定等功能。
[0025]所述太陽能電池板是本清潔系統(tǒng)所進(jìn)行清潔除塵的對象，是用戶光伏發(fā)電系統(tǒng)的前端環(huán)節(jié)，所述清潔噴淋系統(tǒng)屬于一個自動閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過檢測到太陽能電池板輸出電壓的情況以及結(jié)合光照自然時間，判別出電池板表面的塵埃清潔程度，由微機(jī)系統(tǒng)自動控制實現(xiàn)對太陽能電池板表面的自主噴淋和除塵處理。所述的清潔噴淋系統(tǒng)包括硬塑質(zhì)的噴管1、軟管2、手動水閥3、噴泵5、儲水容器6、水位檢測傳感器7、水位檢測電路8。所述硬塑質(zhì)的噴管1、與噴管I連接的手動水閥3、與手動水閥3連接的軟膠類連接軟管2、軟管2連接噴泵5，噴泵5與儲水容器6連接，水位檢測傳感器7置于儲水容器6的內(nèi)壁上，水位檢測傳感器7與水位檢測電路8連接，水位檢測電路8與微機(jī)系統(tǒng)21的I/O輸出口 22連接；所述清潔噴淋系統(tǒng)的控制信號來自微機(jī)系統(tǒng)21的I/O輸出口 22，初次工作時，先通過微機(jī)最小系統(tǒng)21的內(nèi)置控制程序20設(shè)定最低的水位高度，在長期正常工作中，如果沒有改變儲水容器的大小，可不必再次設(shè)定，此目的是避免因儲水容器水位不夠而出現(xiàn)噴泵5空轉(zhuǎn)燒毀馬達(dá)的現(xiàn)象出現(xiàn)。
[0026]所述電源變化器包括電壓傳感器12、電壓檢測電路13、驅(qū)動電路23可輸出三項電壓的可控功率器件14以及電子類器件組成的DC/DC變換電路；所述可控功率器14件采用占空比的控制方式，輸出三項不同的電壓分別對應(yīng)供給清潔噴淋系統(tǒng)、融雪加熱系統(tǒng)、電源變換器；所述電壓傳感器12將檢測的輸入電壓值輸入給微機(jī)系統(tǒng)21的A/D轉(zhuǎn)換器19，經(jīng)過微機(jī)系統(tǒng)21的CPU的運(yùn)算處理，由I/O輸出口 22輸出占空比可調(diào)的控制信號，再通過驅(qū)動電路23對可控功率器件14進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，從而實現(xiàn)三路直流輸出電壓，分別穩(wěn)定為5V、12V和24V，以保證微機(jī)系統(tǒng)，21、噴泵控制電路9和加熱控制電路18三個環(huán)節(jié)所需的工作電源。所述驅(qū)動電路23用于根據(jù)微機(jī)系統(tǒng)21接收到的匯流排處輸出直流電壓信號來調(diào)節(jié)可控功率器件14，使可控功率器件14輸出的三項電壓穩(wěn)定；本發(fā)明通過設(shè)置在太陽能電池板輸出端的匯流排11處電壓傳感器12，檢測出太陽能電池板輸出電壓的變化情況，如輸出電壓低于某個設(shè)定值(此值可通過內(nèi)置控制程序人為設(shè)定，一般初值設(shè)為額定輸出的60-70% )，再結(jié)合微機(jī)最小系統(tǒng)21中設(shè)定的時鐘，綜合間接識別出太陽能電池表面塵埃的情況，通過微機(jī)最小系統(tǒng)21自主控制噴泵馬達(dá)是否啟動工作，達(dá)到自動噴淋除塵的目的。
[0027]所述融雪加熱系統(tǒng)屬于一個自動閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過檢測到的太陽能電池板10表面的溫度和結(jié)合太陽能電池板10輸出電壓的情況，判別出太陽能電池板10表面的結(jié)凍以及冰雪覆蓋程度，由微機(jī)系統(tǒng)21自動控制實現(xiàn)對太陽能電池板10表面冰雪的加熱處理。所述的融雪加熱系統(tǒng)包括含有加熱絲的加熱絲的貼膜15、加熱控制電路18、溫度傳感器16以及溫度檢測電路17。所述的融雪加熱系統(tǒng)通過溫度傳感器16檢測的太陽能電池板表面的溫度，根據(jù)檢測到的表面溫度由軟件間接識別出電池板表面結(jié)凍和覆蓋物的情況，再通過于微機(jī)系統(tǒng)21的設(shè)定溫度進(jìn)行比較，由微機(jī)系統(tǒng)21的I/O輸出口 22向加熱控制電路18發(fā)出是否啟動加熱融冰雪的指令信號。所述含加熱絲的加熱絲貼膜15敷設(shè)在不遮擋光電池陣列的外圍，且整板加熱絲相通，加熱絲控制電路18由可控繼電器組成，溫度傳感器16采用Cu或Pt傳感器，設(shè)置在電池板的下方邊緣處。[0028]本發(fā)明所述電源變換器的輸入取自就地的太陽能電池板匯流排11處的直流電壓，可控功率器件內(nèi)部組成三路ckuk類DC/DC斬波電路，并帶有穩(wěn)壓限流保護(hù)功能，電源變換器的控制信號來自微機(jī)系統(tǒng)21的I/O輸出口 22，三路輸出電壓等級分別為5V、12V和24V，用于和微機(jī)系統(tǒng)21的CPU、加熱控制電路18以及噴泵控制電路9的電源接線端相接，為三個環(huán)節(jié)分別提供工作電源。
[0029]所述微機(jī)系統(tǒng)21系統(tǒng)實現(xiàn)對溫度和電壓檢測信號的處理，控制運(yùn)算，溫度、水位和電壓給定信號的設(shè)定，用于識別白天和夜晚的時鐘功能實現(xiàn)，以及對清潔噴淋系統(tǒng)、融雪加熱系統(tǒng)和電源變換器三個環(huán)節(jié)控制信號的輸出等。
[0030]本發(fā)明在太陽能電池板10的上邊緣安裝兩個金屬卡子4，所述硬塑質(zhì)噴管I敷設(shè)在金屬卡子中間，其直徑在Φ3-Φ5，噴管I下側(cè)開有均勻的小噴孔(噴孔數(shù)量依太陽能電池板的長度而定)，噴管I 一端用軟質(zhì)材料密封，另一端安裝一個兩通的旋柄式手動水閥3，手動水閥3另一端由Φ3-Φ5軟管2連接到設(shè)置在背面的噴泵5出水口。
[0031]本發(fā)明在太陽能電池板10的下邊緣適當(dāng)位置設(shè)置一個銅電阻溫度傳感器16，由太陽能電池板10的匯流排11引出直流電源至可控功率器件14。
[0032]所述噴泵5選用12V直流供電的馬達(dá)，進(jìn)水端插入儲水容器6中靠近底部的位置，出水口一端與軟管2連接。儲水容器6可由薄鐵皮焊制而成或直接選用硬塑材質(zhì)的塑料桶，容積20立升以上，夏季裝入干凈水，冬季可裝入含有防凍液的溶液，所述水位檢測傳感器7安裝在儲水容器6的側(cè)壁上，所述水位檢測傳感器7為干簧類水位傳感器，以開關(guān)量形式輸出。
[0033]所述微機(jī)系統(tǒng)裝入預(yù)先制好的可防雨水得封閉控制盒內(nèi)，并將控制盒放置在太陽能電池板附近較安全的地方即可。
[0034]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，其特征在于，包括用于將太陽能電池表面的冰雪融化的融雪加熱系統(tǒng)；用于清除太陽能電池表面灰塵的清潔噴淋系統(tǒng)；用于為融雪加熱系統(tǒng)、清潔噴淋系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)提供不同工作電壓的電源變化器；以及用于對清潔噴淋系統(tǒng)、融雪加熱系統(tǒng)和電源變化器三環(huán)節(jié)實施閉環(huán)控制的微機(jī)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述電源變化器包括可輸出三項電壓的可控功率器件、電壓傳感器、電壓檢測電路、驅(qū)動電路；所述可控功率器件的輸入為太陽能電池板匯流排處的直流電壓，其輸出為三向電壓分別用于為清潔噴淋系統(tǒng)、融雪加熱系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)提供不同的工作電壓；所述電壓傳感器連接在太陽能電池板匯流排處，用于檢測匯流排處的直流電壓信號，然后將檢測到的直流電壓信號通過電壓檢測電路輸送給微機(jī)系統(tǒng)，微機(jī)系統(tǒng)根據(jù)接收到的電壓信號與預(yù)先設(shè)定的電壓進(jìn)行比較處理運(yùn)算，然后通過驅(qū)動電路來調(diào)節(jié)可控功率器件的輸出電壓，使其輸出電壓穩(wěn)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述融雪加熱系統(tǒng)包括不遮擋光電池陣列外圍的含有加熱絲的加熱絲貼膜、設(shè)置在太陽能電池板下邊緣的溫度傳感器，溫度傳感器連接溫度檢測電路，溫度檢測電路與微機(jī)系統(tǒng)連接；所述加熱絲貼膜與加熱控制電路連接，加熱控制電路一路與微機(jī)系統(tǒng)連接，一路與可控功率器件連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器采用Cu或Pt傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述清潔噴淋系統(tǒng)包括均勻布置有小孔的噴管，噴管連接有軟管，軟管與噴泵連接，噴泵與儲水容器連接，所述噴泵還與噴泵控制電路連接，噴泵控制電路一路與微機(jī)系統(tǒng)連接，用于根據(jù)微機(jī)系統(tǒng)接收到的太陽能電池板匯流排處的直流電壓信號決定是否開啟噴泵，噴泵控制電路另一路與可控功率器件連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述清潔噴淋系統(tǒng)還包括設(shè)置在儲水容器內(nèi)的水位檢測傳感器，所述水位檢測傳感器與水位檢測電路連接，水位檢測電路與微機(jī)系統(tǒng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的自主式太陽能電池板多功能一體化清潔系統(tǒng)，其特征在于，所述噴管通過金屬卡子平行固定在太陽能電池板的上側(cè)。
【文檔編號】B08B3/02GK103846244SQ201410088546
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】魏巍, 薛鵬, 盧秀和, 姜長泓, 未來 申請人:長春工業(yè)大學(xué)