一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备及其工作方法与流程

1.本技术涉及光伏发电的领域，尤其是涉及一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备及其工作方法。


背景技术：

2.cn202010211435.6公开了一种便于清洁和防护的光伏发电装置，其技术方案为：包括底座、固定箱、盖板、发电机构和两个清洗机构，所述固定箱固定在底座的上方，所述盖板盖设在固定箱上，两个清洗机构分别位于固定箱的上部的两侧，所述固定箱内设有plc；所述发电机构包括竖板、驱动组件、两个光伏组件和两个第一气缸，所述竖板固定在盖板的下方，两个光伏组件分别位于盖板的两端的下方，所述光伏组件包括光伏板、连接单元和支杆，所述光伏板通过连接单元设置在盖板的下方，两个第一气缸的缸体固定在竖板的两侧，所述第一气缸的气杆的顶端通过支杆与光伏板铰接；所述清洗机构包括保护箱、水泵、抽水管、输水管、喷管、往复组件、若干喷头和两个支撑管，所述保护箱固定在固定箱上，所述保护箱与固定箱的连接处设有开口，两个支撑管分别固定在保护箱的两侧的内壁上，所述喷管的两端分别设置在两个支撑管内，所述喷头均匀分布在喷管上，所述水泵固定在保护箱的下方，所述抽水管设置在水泵的下方，所述水泵通过输水管与喷管传动连接，所述往复组件与喷管传动连接。
3.该便于清洁和防护的光伏发电装置具有以下优点：便于带动光浮板在晴天伸出固定箱并展开，进行光伏发电，在雨雪天气或者夜间带动光伏板收入固定箱内进行防护，不仅如此，通过清洗机构便于对光伏板进行冲刷清洗，使得光伏板恢复清洁，提高光伏发电效率，从而提高了设备的实用性。
4.但是，该便于清洁和防护的光伏发电装置也具有以下缺点：极端低温情况下，易结冻，装置无法正常工作；无法清除光伏发电板表面较厚的积雪层。
5.因此，需要一种在极端低温情况下防止结冻、清除积雪的自清洁光伏发电设备。


技术实现要素：

6.为了解决易结冻、易积雪的问题，本技术提供一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备及其工作方法。
7.本技术提供一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备，包括：支撑架、清扫机构、滑盖机构、齿轮箱、振动机构、控制器；所述支撑架内安装有光伏发电板；所述滑盖机构设置在所述支撑架上部；所述清扫机构设置在所述支撑架上部，位于所述滑盖机构下方，扫除光伏发电板表面杂物；所述齿轮箱设置在支撑架一侧，分别驱动滑盖机构和清扫机构，并与滑盖机构和清扫机构配合；所述振动机构设置在所述光伏发电板下方，驱动光伏发电板高频振动；还包括：通讯模块，与控制器电性连接，用于连接互联网获取所在位置的天气信息。
8.所述清扫机构包括：第一滑动丝杆，设置在所述支撑架中部，与支撑架转动连接；第一跨架，设置在所述支撑架上部，与所述支撑架滑动连接；第一螺母滑块，设置在所述第一跨架下部，与所述第一滑动丝杆驱动连接；第一滑槽，设置在所述第一跨架上部；第一齿槽，设置在所述第一跨架上部，位于所述第一滑槽下方；清扫电机，设置在所述第一跨架上部，与所述第一滑槽滑动连接，与所述控制器电性连接，所述清扫电机旋转轴线方向呈竖直方向；滑动驱动轴，设置在所述清扫电机下方，与所述清扫电机驱动连接；滑动齿轮，套接在所述滑动驱动轴上，位于所述清扫电机下方，与滑动驱动轴驱动连接，并与所述第一齿槽啮合；转盘，套接在所述滑动驱动轴上，位于所述滑动齿轮下方，与滑动驱动轴驱动连接；清洁组件，对称设置在所述转盘下方，与转盘固定连接。
9.通过采用上述技术方案，清扫电机旋转时，既能驱动清洁组件对光伏发电板表面进行旋转清扫，又能控制清洁组件在第一跨架上进行移动，提高了光伏发电设备的一体化程度，提高了光伏发电板表面的清扫效果。
10.所述滑盖机构包括：第二滑动丝杆，设置在所述支撑架中部，与支撑架转动连接；第二跨架，设置在所述支撑架上部，与所述支撑架滑动连接；第二螺母滑块，设置在所述第二跨架下部，与所述第二滑动丝杆驱动连接；防护罩，设置在所述第二跨架上，一端与所述支撑架固定连接，另一端与所述第二跨架固定连接。
11.所述齿轮箱设置在所述清扫机构和滑盖机构侧部，分别与清扫机构和滑盖机构配合，包括：壳体；第一电机，设置在所述壳体侧壁上，与壳体固定连接，并与所述控制器电性连接；驱动齿轮()，套接在所述第一电机上，与所述第一电机驱动连接；电动推杆，设置在所述壳体侧壁上，与壳体固定连接，并与控制器电性连接；转动座，设置在所述壳体中部，与壳体固定连接；传动轴，设置在所述壳体中部，一端与所述电动推杆转动连接，另一端与所述转动座转动连接，所述传动轴在轴线方向上与转动座滑动连接；传动齿轮，设置在所述传动轴中部，与传动轴驱动连接，并与所述驱动齿轮()啮合；第一离合齿轮，设置在所述传动齿轮一侧，与所述传动轴驱动连接；第二离合齿轮，设置在所述离合齿轮另一侧，与所述传动轴驱动连接；第一从动齿轮，设置在所述第一滑动丝杆一端，与第一滑动丝杆驱动连接，并与所述第一离合齿轮啮合；第二从动齿轮，设置在所述第二滑动丝杆一端，与第二滑动丝杆驱动连接，并与所述第二离合齿轮啮合。
12.所述第一离合齿轮与第一从动齿轮宽度和小于所述传动齿轮的宽度；所述第二离合齿轮与第二从动齿轮宽度和小于所述传动齿轮的宽度。
13.所述光伏发电板下方设置有安装板，所述安装板与所述支撑架转动连接；所述振动机构包括：主轴，设置在所述安装板下方，与安装板下部固定连接；主齿轮，设置在所述安装板下方，与所述主轴驱动连接；第一转轴，竖直设置在所述主齿轮侧部，与所述支撑架转动连接；副齿轮，套接在所述第一转轴上，与第一转轴驱动连接，并与所述主齿轮啮合；第二转轴，竖直设置在所述主齿轮侧部，与所述支撑架转动连接；第一回转齿轮，设置在所述副齿轮下方，与第二转轴驱动连接；若干个第一凸块，呈圆柱形，设置在第一回转齿轮面向副齿轮一侧，与副齿轮的齿部驱动配合；第二电机，设置在所述第一回转齿轮侧部，与所述支撑架固定连接；第二回转齿轮，设置在所述第一回转齿轮侧部，与所述第二电机驱动连接，形状尺寸与第一回转齿轮一致，并与第一回转齿轮啮合；若干个第二凸块，呈圆柱形，设置在第二回转齿轮面向副齿轮一侧，与副齿轮的齿部驱动配合。
14.所述主齿轮与所述副齿轮的传动比为6：1。
15.所述安装板下部对称设置有压力传感器，所述压力传感器与控制器电性连接。
16.通过采用上述技术方案，分析压力传感器监测得压力数值可判断光伏发电板表面的堆积层厚度，当堆积层较厚时，振动机构驱动光伏发电板高频振动从而松动堆积层，并配合清扫机构对堆积层进行清除，提高了清扫效果，增强了光伏发电设备在积雪环境下的适应能力。
17.一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备的工作方法，包括以下步骤：步骤s1，环境监测，由通讯模块实时获取光伏发电设备所在位置的气象信息，压力传感器实时监测压力数值，并发送至控制器；步骤s2，若通讯模块获取气象信息中，降雨或降雪量超出设定阈值时，控制器控制滑盖机构拉伸防护罩：控制器控制齿轮箱驱动滑盖机构，第一电机正转，第二滑动丝杆正转，则驱动第二跨架向远离齿轮箱一侧移动，防护罩拉伸至平铺在光伏发电板上方；步骤s3，控制器控制清扫机构对光伏发电板表面进行周期性清扫：控制器控制清扫电机正转，滑动齿轮正转，则安装有清洁组件的转盘向第一跨架的一侧移动且清洁组件被带动旋转，控制器控制清扫电机反转，滑动齿轮反转，则安装有清洁组件的转盘向第一跨架的另一侧移动且清洁组件被带动旋转；控制器控制齿轮箱切换至驱动清扫机构，第一电机正转，第一滑动丝杆正转，则驱动第一跨架向远离齿轮箱一侧移动，第一电机反转，第一滑动丝杆反转，则驱动第一跨架向靠近齿轮箱一侧移动；步骤s4，若压力传感器监测得压力超出设定阈值，则控制光伏发电板作高频振动：控制器控制第二电机高速运行，所述第一回转齿轮的第一凸块和第二回转齿轮的第二凸块交替驱动副齿轮，带动副齿轮快速地正反交替旋转，从而带动与副齿轮啮合的主齿轮以及与主齿轮连接的安装板作正反高频交替的微角度旋转，形成振动。
18.所诉步骤s3中，齿轮箱切换方法：控制器控制第一电机回归初始位置，电动推杆启动，若从驱动滑盖机构切换至驱动清扫机构，则电动推杆伸长，若若从驱动清扫机构切换至驱动滑盖机构，则电动推杆缩短。
19.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：1.通过设置清扫机构，清扫电机旋转时，既能驱动清洁组件对光伏发电板表面进行旋转清扫，又能控制清洁组件在第一跨架上进行移动，并由齿轮箱驱动沿垂直于第一跨架方向移动，提高了光伏发电设备的一体化程度，提高了光伏发电板表面的清扫效果；2.通过分析压力传感器监测得压力数值可判断光伏发电板表面的堆积层厚度，当堆积层较厚时，振动机构驱动光伏发电板高频振动从而松动堆积层，并配合清扫机构对堆积层进行清除，提高了清扫效果，增强了光伏发电设备在积雪环境下的适应能力。
附图说明
20.图1是本技术实施例的一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备的结构图。
21.图2是本技术实施例的一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备的滑盖机构和清扫机构的局部放大图。
22.图3是本技术实施例的一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备的齿轮箱的局部放大图。
23.图4是本技术实施例的一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备的振动机构的局部放大图。
24.图5是本技术实施例的一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备的振动机构的俯视图。
25.附图标记说明：1、支撑架；11、光伏发电板；12、安装板；2、清扫机构；201、第一滑动丝杆；202、第一跨架；203、第一螺母滑块；204、第一滑槽；205、第一齿槽；206、清扫电机；207、滑动驱动轴；208、滑动齿轮；209、转盘；210、清洁组件；3、滑盖机构；31、第二滑动丝杆；32、第二跨架；33、第二螺母滑块；34、防护罩；4、齿轮箱；401、壳体；402、第一电机；403、驱动齿轮；404、电动推杆；405、转动座；406、传动轴；407、传动齿轮；408、第一离合齿轮；409、第二离合齿轮；410、第一从动齿轮；411、第二从动齿轮；5、振动机构；501、主轴；502、主齿轮；503、第一转轴；504、副齿轮；505、第二转轴；506、第一回转齿轮；507、第一凸块；508、第二电机；509、第二回转齿轮；510、第二凸块；6、通讯模块、7、压力传感器、8、控制器。
具体实施方式
26.下面对照附图，通过对实施例的描述，本技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。为方便说明，本技术提及方向以附图所示方向为准。
27.参照图1-图5所示，一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备，包括：支撑架1、清扫机构2、滑盖机构3、齿轮箱4、振动机构5、控制器8；所述支撑架1内安装有光伏发电板11；所述滑盖机构3设置在所述支撑架1上部；所述清扫机构2设置在所述支撑架1上部，位于所述滑盖机构3下方，扫除光伏发电板11表面杂物；所述齿轮箱4设置在支撑架1一侧，分别驱动滑盖机构3和清扫机构2，并与滑盖机构3和清扫机构2配合；所述振动机构5设置在所述光伏发电板11下方，驱动光伏发电板11高频振动；还包括：通讯模块6，与控制器8电性连接，用于连接互联网获取所在位置的天气信息。
28.所述清扫机构2包括：第一滑动丝杆201，设置在所述支撑架1中部，与支撑架1转动连接；第一跨架202，设置在所述支撑架1上部，与所述支撑架1滑动连接；第一螺母滑块203，设置在所述第一跨架202下部，与所述第一滑动丝杆201驱动连接；第一滑槽204，设置在所述第一跨架202上部；第一齿槽205，设置在所述第一跨架202上部，位于所述第一滑槽204下方；清扫电机206，设置在所述第一跨架202上部，与所述第一滑槽204滑动连接，与所述控制器8电性连接，所述清扫电机206旋转轴线方向呈竖直方向；滑动驱动轴207，设置在所述清扫电机206下方，与所述清扫电机206驱动连接；滑动齿轮208，套接在所述滑动驱动轴207上，位于所述清扫电机206下方，与滑动驱动轴207驱动连接，并与所述第一齿槽205啮合；转
盘209，套接在所述滑动驱动轴207上，位于所述滑动齿轮208下方，与滑动驱动轴207驱动连接；清洁组件210，对称设置在所述转盘209下方，与转盘209固定连接。
29.所述滑盖机构3包括：第二滑动丝杆31，设置在所述支撑架1中部，与支撑架1转动连接；第二跨架32，设置在所述支撑架1上部，与所述支撑架1滑动连接；第二螺母滑块33，设置在所述第二跨架32下部，与所述第二滑动丝杆31驱动连接；防护罩34，设置在所述第二跨架32上，一端与所述支撑架1固定连接，另一端与所述第二跨架32固定连接。
30.所述齿轮箱4设置在所述清扫机构2和滑盖机构3侧部，分别与清扫机构2和滑盖机构3配合，包括：壳体401；第一电机402，设置在所述壳体401侧壁上，与壳体401固定连接，并与所述控制器8电性连接；驱动齿轮(403)，套接在所述第一电机402上，与所述第一电机402驱动连接；电动推杆404，设置在所述壳体401侧壁上，与壳体401固定连接，并与控制器8电性连接；转动座405，设置在所述壳体401中部，与壳体401固定连接；传动轴406，设置在所述壳体401中部，一端与所述电动推杆404转动连接，另一端与所述转动座405转动连接，所述传动轴406在轴线方向上与转动座405滑动连接；传动齿轮407，设置在所述传动轴406中部，与传动轴406驱动连接，并与所述驱动齿轮(403)啮合；第一离合齿轮408，设置在所述传动齿轮407一侧，与所述传动轴406驱动连接；第二离合齿轮409，设置在所述离合齿轮另一侧，与所述传动轴406驱动连接；第一从动齿轮410，设置在所述第一滑动丝杆201一端，与第一滑动丝杆201驱动连接，并与所述第一离合齿轮408啮合；第二从动齿轮411，设置在所述第二滑动丝杆31一端，与第二滑动丝杆31驱动连接，并与所述第二离合齿轮409啮合。
31.所述第一离合齿轮408与第一从动齿轮410宽度和小于所述传动齿轮407的宽度；所述第二离合齿轮409与第二从动齿轮411宽度和小于所述传动齿轮407的宽度。
32.所述光伏发电板11下方设置有安装板12，所述安装板12与所述支撑架1转动连接；所述振动机构5包括：主轴501，设置在所述安装板12下方，与安装板12下部固定连接；主齿轮502，设置在所述安装板12下方，与所述主轴501驱动连接；第一转轴503，竖直设置在所述主齿轮502侧部，与所述支撑架1转动连接；副齿轮504，套接在所述第一转轴503上，与第一转轴503驱动连接，并与所述主齿轮502啮合；第二转轴505，竖直设置在所述主齿轮502侧部，与所述支撑架1转动连接；第一回转齿轮506，设置在所述副齿轮504下方，与第二转轴505驱动连接；若干个第一凸块507，呈圆柱形，设置在第一回转齿轮506面向副齿轮504一侧，与副齿轮504的齿部驱动配合；第二电机508，设置在所述第一回转齿轮506侧部，与所述支撑架1固定连接；第二回转齿轮509，设置在所述第一回转齿轮506侧部，与所述第二电机508驱动连接，形状尺寸与第一回转齿轮506一致，并与第一回转齿轮506啮合；若干个第二凸块510，呈圆柱形，设置在第二回转齿轮509面向副齿轮504一侧，与副齿轮504的齿部驱动配合。
33.所述主齿轮502与所述副齿轮504的传动比为6：1。
34.所述安装板12下部对称设置有压力传感器7，所述压力传感器7与控制器8电性连接。
35.一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备的工作方法，包括以下步骤：步骤s1，环境监测，由通讯模块6实时获取光伏发电设备所在位置的气象信息，压力传感器7实时监测压力数值，并发送至控制器8；步骤s2，若通讯模块6获取气象信息中，降雨或降雪量超出设定阈值时，控制器8控
制滑盖机构3拉伸防护罩34：控制器8控制齿轮箱4驱动滑盖机构3，第一电机402正转，第二滑动丝杆31正转，则驱动第二跨架32向远离齿轮箱4一侧移动，防护罩34拉伸至平铺在光伏发电板11上方；步骤s3，控制器8控制清扫机构2对光伏发电板11表面进行周期性清扫：控制器8控制清扫电机206正转，滑动齿轮208正转，则安装有清洁组件210的转盘209向第一跨架202的一侧移动且清洁组件210被带动旋转，控制器8控制清扫电机206反转，滑动齿轮208反转，则安装有清洁组件210的转盘209向第一跨架202的另一侧移动且清洁组件210被带动旋转；控制器8控制齿轮箱4切换至驱动清扫机构2，第一电机402正转，第一滑动丝杆201正转，则驱动第一跨架202向远离齿轮箱4一侧移动，第一电机402反转，第一滑动丝杆201反转，则驱动第一跨架202向靠近齿轮箱4一侧移动；步骤s4，若压力传感器7监测得压力超出设定阈值，则控制光伏发电板11作高频振动：控制器8控制第二电机508高速运行，所述第一回转齿轮506的第一凸块507和第二回转齿轮509的第二凸块510交替驱动副齿轮504，带动副齿轮504快速地正反交替旋转，从而带动与副齿轮504啮合的主齿轮502以及与主齿轮502连接的安装板12作正反高频交替的微角度旋转，形成振动。
36.所诉步骤s3中，齿轮箱4切换方法：控制器8控制第一电机402回归初始位置，电动推杆404启动，若从驱动滑盖机构3切换至驱动清扫机构2，则电动推杆404伸长，若若从驱动清扫机构2切换至驱动滑盖机构3，则电动推杆404缩短。
37.本技术实施例，一种用于极端环境的自清洁光伏发电设备及其工作方法的工作原理为：通过设置清扫机构，清扫电机旋转时，既能驱动清洁组件对光伏发电板表面进行旋转清扫，又能控制清洁组件在第一跨架上进行移动，并由齿轮箱驱动沿垂直于第一跨架方向移动，提高了光伏发电设备的一体化程度，提高了光伏发电板表面的清扫效果；通过分析压力传感器监测得压力数值可判断光伏发电板表面的堆积层厚度，当堆积层较厚时，振动机构驱动光伏发电板高频振动从而松动堆积层，并配合清扫机构对堆积层进行清除，提高了清扫效果，增强了光伏发电设备在积雪环境下的适应能力。
38.以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限与此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。