一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统的制作方法
【专利摘要】一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，属于太阳能光伏发电【技术领域】。该系统包括运动系统载体、动力输出设备、传动机构和平衡机构。运动系统安装在太阳能电池板上，固定连接太阳能电池板维护设备、动力输出设备、传动机构和平衡机构；动力输出设备输出的扭矩通过传动机构传递动力，平衡机构的两对平衡轮的两端分别与电池板边沿和辅助支撑轨道上的突起条配合，在滚动摩擦力驱动下，带动太阳能电池板维护设备沿着电池板阵列行进，从而对电池板表面进行维护和清洁。该系统结构简单，成本低，效率高，不影响现有太阳能电池板阵列设计及安装，不损坏太阳能电池板表面，不污染环境，从而对太阳能电池板阵列表面实现大范围、移动式的清洁。从而提升太阳能电池板的发电效率，能够达到节能、减排、降耗的目的。
【专利说明】一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种太阳能电池板阵列表面维护技术，尤其是涉及到太阳能电池 板阵列表面清洁技术，属于太阳能光伏发电【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 在太阳能光伏发电系统中，太阳能电池板属于核心组件之一，一般采用串联和并 联方式将其组成阵列，被安装在户外接收太阳光并产生电能。但在使用过程中，若电池板阵 列表面蒙上尘垢或因长期使用而表面受损，则会降低其光电转换效率，从而影响整个太阳 能光伏发电系统的效能，因此需定期对太阳能电池板阵列表面进行维护和保养。
[0003] 现有维护和清洁的设备分为两类：一类被固定安装在太阳能电池板周边。这类维 护设备对电池板阵列的设计和安装均有一定限制要求，同时一块电池板安装一个装置，成 本过高，安装复杂；另一类采用城市清洁车或洒水车方式对电池板进行清洗。由于电池板阵 列之间间隙较窄（一般2. 5m左右），车辆易碰撞两边电池板或支架造成不必要的经济损失， 对驾驶员驾驶要求较高；同时，由于太阳能电池板安装地区是露天荒漠地带，普通车辆不易 行驶。鉴于以上原因，市场上急需一套能够独自适应荒漠地区光伏电站电池板阵列表面维 护的专用运动系统，既能在不制约现有太阳能电池板阵列的设计及安装的前提下实现便捷 运动，又能适应沙漠环境实现柔性安装、维护和清洁等功能的电池板维护设备，降低电池板 总体维护成本。
[0004] 发明专利内容
[0005] 本发明专利目的在于克服现有技术对太阳能电池板阵列表面维护的不足，提出一 种移动式太阳能电池板阵列表面的运动系统，既能适应现有太阳能电池板阵列的安装方 式，又能适应荒漠环境实现柔性安装电池板维护设备。
[0006] 本发明专利的技术方案如下：
[0007] -种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，其安装在太阳能电池板阵列表面上 用于柔性安装电池板维护设备，其特征在于，所述太阳能电池板表面运动系统包括：太阳能 电池板阵列表面运动系统载体、动力输出设备、传动机构和平衡机构。整个太阳能电池板阵 列表面运动系统安装在太阳能电池板阵列表面，用于安装电池板的维护设备并在电池板阵 列表面做直线运动，从而完成对太阳能电池板表面的维护工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1为本发明专利的总体结构简图。
[0009] 图2为本发明专利所述的结构简图侧视图。
[0010] 图3为本发明专利太阳能电池板阵列表面运动系统压力调整机构的原理图。
[0011] 图中支撑轨道；2-电池板支撑架；3-动力输出设备；4-运动系统载体；5-太 阳能电池板维护设备6-平衡轮从动轮；7-平衡轮驱动轮；8-支撑轮；9-太阳能电池板阵 列；10-伸出架；11-连接杆。 图4为本发明专利所述的太阳能电池板阵列表面运动系统维护太阳能电池板表面阵 列的工作流程图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图对本发明专利作进一步的说明：
[0013] 本发明专利提供的一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，利用电能驱动太 阳能电池板阵列表面运动系统的动力输出设备，经过传动机构将扭矩传递给平衡驱动轮和 支撑轮，带动太阳能电池板阵列表面运动系统在太阳能电池板上平稳行进，进而装配在太 阳能电池板阵列表面运动系统上的电池板维护设备，对太阳能电池板阵列表面进行多样化 维护。包括对电池板表面的修复、清洁等功能。所述的太阳能电池板阵列表面运动系统控 制程序通过PLC控制电路对动力输出设备的启停、转向、转速进行综合控制，使其在太阳能 电池板阵列上实现适应性的，可逆的，可变速的行进，从而实现光伏电站太阳能电池板阵列 表面大范围、可移动式的维护。
[0014] 图1为本发明专利的总体结构简图。
[0015] 其中附图标记如下：支撑轨道1、电池板支撑架2、动力输出设备3、运动系统载体 4、太阳能电池板维护设备5、平衡轮从动轮6、平衡轮驱动轮7、支撑轮8、太阳能电池板阵列 9 〇
[0016] 图2为本发明专利所述的结构简图侧视图。
[0017] 其中附图标记如下：支撑轨道1、电池板支撑架2、运动系统载体4、平衡轮驱动轮 7、支撑轮8、太阳能电池板阵列9、伸出架10、连接杆11。
[0018] 鉴于说明解释需要，现将图1与图2结合起来阐述本发明的【具体实施方式】：
[0019] 图1和图2整体解释了本发明专利所述运动系统的总体结构示意图。
[0020] 该运动系统附图标记如下：支撑轨道1、电池板支撑架2、动力输出设备3、太阳能 电池板阵列表面运动系统载体4、电池板维护设备5、太阳能电池板阵列9、伸出架10、连接 杆11和平衡机构。所述平衡机构包括平衡轮从动轮6、平衡轮驱动轮7和支撑轮8。
[0021] 其中所述的平衡从动轮6和平衡驱动轮7均为一对，对称装配于运动系统载体两 端，一端与电池板边沿配合，另一端与支撑轨道配合；平衡轮的材料采用高摩擦系数的橡 胶，经车床加工成"U型"轮以便更好地与支撑轨道上的凸起条配合。平衡机构安装在运动 系统两边，并伸出平衡轮7、8与太阳能电池板阵列9配合安装，要确保平衡轮7、8的凹槽分 别卡在电池板边沿和支撑轨道中。伸出架10与太阳能电池板阵列表面运动系统载体4固 定连接，连接杆11将平衡轮7、8和伸出架垂直连接。安装于运动系统的蓄电池或太阳能 电池板所产生的电能直接驱动所述的动力输出设备3开始运作，动力输出设备采用步进电 机，输出的扭矩传递动力给装配在太阳能电池板上的和平衡轮驱动轮7和支撑轮8,从而太 阳能电池板阵列表面运动系统载着电池板维护设备5在电池板阵列表面9上平稳行进，进 而实现对电池板表面的维护。所述动力输出设备、传动机构、平衡机构等固定装配在运动系 统载体上。PLC控制电路对步进电机的启停、转向和转速进行控制，从而实现太阳能电池板 阵列表面运动系统的有效、可逆向、可变速的行进。从而实现光伏电站太阳能电池板阵列表 面大范围、可移动式的维护。
[0022] 图3为本发明专利太阳能电池板阵列表面运动系统压力调整机构的原理图。
[0023] 其中附图标记如下：电池板支撑架2、平衡轮从动轮6、伸出架10、连接杆11。
[0024] 其中所述压力调节原理由图3所示，按照图3中X-Y坐标系进行受力分析，可满足 下式：
[0025] N = Geos Θ +Nt (1)
[0026] 式中，N为太阳能电池板表面压力/N ;G为太阳能电池板阵列表面运动系统载体重 力/N ;Nt为压力调节机构提供压力/N，用以提供调节维护设备对电池板表面的摩擦力；Θ 为太阳能电池板与地面之间夹角。根据摩擦力计算公式，电池板维护设备和电池板表面的 摩擦力f与电池板维护设备和配重块总重对电池板表面压力N之间关系为：
[0027] f = μ N (2)
[0028] 其中，μ为电池板表面摩擦系数，可根据具体电池板材料进行确定。根据式（1) 和（2)来调节维护设备与电池板表面之间的压力，从而改善电池板表面清洁效果。同时，在 满足以上运算方式的情况下，太阳能电池板阵列表面运动系统通过手动添加配重块使运动 系统载体对太阳能电池板表面的压力达到自动调节的目的，进而使太阳能维护设备更有效 地与电池板表面柔性交互，从而实现对电池板表面全面、有效的维护。由于太阳能板阵列长 期暴露于室外恶劣环境下，所以在其表面附着的污垢有着极强的黏附力，因此，在这种情况 下，太阳能电池板表面污染物的清除是主要任务，在清洁系统具体实施中应按上述工况进 行特性分析，弄清污垢的形成原因、条件和性质后，利用运动系统压力调整机构调节维护设 备对污垢的有效合理地清除方式，
[0029] 图4为本发明专利所述的太阳能电池板阵列表面运动系统维护太阳能电池板表 面阵列的工作流程图。
[0030] 按照图中所述的工作流程，在对电池板表面进行维护开始时，首先对不同的维护 任务进行前期的分析，例如电池板阵列表面需要板面清洁或者板面保养，进而选择合适的 电池板维护设备安装在太阳能电池板阵列表面运动系统载体的设备安装部位；然后根据不 同维护内容在电路控制系统中设定太阳能电池板阵列表面运动系统行进的距离、速度、方 向；然后安装运动系统于电池板阵列上，根据太阳能电池板阵列表面运动系统压力调整机 构，调节电池板维护设备与电池板表面接触的合适压力，维护任务开始。维护任务过程中， 运动系统可根据传感器带来的图像数据分析进行判别，从而调整运动系统在电池板表面阵 列的往复维护次数，进而达到最优维护效果，实现太阳能电池板阵列表面的自动化维护。如 果满足预设任务要求，则完成任务，拆除运动系统及维护设备；如果未满足预设任务要求， 则重新确定维护任务，开始再次维护达到最佳状态。
【权利要求】
1. 一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，其由支撑轨道（1)、太阳能电池板支 撑架（2)、动力输出设备（3)、运动系统载体（4)、太阳能电池板维护设备（5)、平衡轮从动轮 (6)、平衡轮驱动轮（7)、支撑轮（8)、太阳能电池板阵列（9)、伸出架（10)、连接杆（11)组 成，其中太阳能电池板阵列（9)安装在太阳能电池板支撑架（2)上，支撑轨道（1)与太阳 能电池板支撑架（2)固定连接，运动系统载体（4)上安装动力输出设备（3)，运动系统载体 (4)两边分别对称安装一对支撑轮（8)和伸出架（10)，伸出架（10)上分别对称安装一对连 接杆（11)，平衡从动轮（6)和平衡驱动轮（7)安装在连接杆（11)上，在动力输出设备（3) 通过链条、链轮对平衡轮驱动轮（7)输出动力。平衡从动轮（6)和平衡驱动轮（7)与太阳 能电池板阵列（9)配合。运动系统带动太阳能电池板维护设备（5)在电池板阵列（9)表面 运动，从而维护太阳能电池板表面。
2. 根据权利要求1所述的一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，其特征在于： 保持运动系统在斜置的电池板阵列上平衡的平衡机构，其平衡轮之间的距离应尽量适合太 阳能电池板边沿和辅助支撑轨道之间的宽度，以确保平衡轮的凹槽卡太阳能电池板边沿和 支撑轨道上的凸起条之间，保持运动系统的平稳行进。
3. 根据权利要求1所述的一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，其特征在于： 所述的辅助支撑轨道与电池板安装架固定装配，以支持太阳能电池板阵列表面运动系统的 平稳运动。
4. 根据权利要求1所述的一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，其特征在于： 所述的电池板维护设备安装固定在太阳能电池板阵列表面运动系统上，随着太阳能电池板 阵列表面运动系统在太阳能电池板阵列上行进，进而对太阳能电池板表面维护和清洁。
5. 根据权利要求1所述的一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，其特征在于： 所述的太阳能电池板阵列表面运动系统由PLC电路控制，以实现有效、可逆向、可变速的运 动。
6. 根据权利要求1所述的一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，其特征在于： 所述的传动装置利用链轮、链条和齿轮等零件。所述的动力输出设备采用步进电机。
7. 根据权利要求1所述的一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，其特征在于： 所述的配重不超过30Kg，以使太阳能板能承受其重量。
8. 根据权利要求1所述的一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，其特征在于： 所述的太阳能电池板阵列表面运动系统有防尘罩等的结构，以保证内部传动等机构的正常 运行。
9. 根据权利要求1所述的一种移动式太阳能电池板阵列表面运动系统，其特征在于： 所述的电源采用是多样型，可以自备蓄电池安装于太阳能电池板阵列表面运动系统载体， 也可以用太阳能板产生的电能直接供给。
【文档编号】H02S40/10GK104158481SQ201410028864
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】张波, 高德东, 王珊, 郑浩峻, 辛元庆, 孟广双, 郭菁莘, 程智峰 申请人:张波