一种光伏发电板自清洁系统的制作方法

1.本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏发电板自清洁系统。


背景技术：

2.随着科技的发展，地球能源消耗越来越大，环境污染越来越严重，为了降低能源消耗，保护地球环境，太阳能利用科技备受重视。传统的太阳能光伏板普遍采用平板状，通过自动转向装置自动朝向太阳光直射方向，可实现长期的自动化管理，但阳光充足的地方由于空气较为干燥，也容易产生灰尘，太阳能光伏板上长期积累的灰尘会影响太阳能光伏板的透光率，降低太阳能发电效率。
3.现有技术中，专利cn201620097089.2公开了一种可自动除尘的太阳能光伏板装置，它包括转向架上设置的支架板；支架板上面设置有太阳能光伏板，支架板两侧边设置有传送带；传送带之间设置有除尘滚子；除尘滚子包括旋转轴；旋转轴上设置有一层软毛刷；旋转轴两端设置有移动齿轮；传送带上方设置有齿条轨；传送带为带齿皮带；移动齿轮卡设在齿条轨和传送带之间；支架板上端设置有储水箱；储水箱与太阳能光伏板表面相交处均匀设置有洒水孔；储水箱连接水泵；它能自动实现太阳能光伏板的除尘。
4.然而，在实际应用上述装置的过程中，因为其在刷洗的过程中，软毛刷和灰尘都会对光伏板的表面造成划伤，长此以往，这会让光伏板的表面产生严重的伤痕，从而降低光伏板的透光率，进而降低光伏板的发电效率。
5.上述技术问题需要解决。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供了一种光伏发电板自清洁系统，包括光伏板，所述光伏板的受光面上沿其长边、短边的方向均以等间距线性阵列的方式分布有若干个太阳能电池块，所述光伏板的受光面还设有与之匹配的透明板，所述光伏板上还设有相互配合的除尘组件和检测组件。
8.更进一步地，所述光伏板设置在追光组件上，所述追光组件包括水平旋转座、连接臂、转动座、横轴、从动齿轮和驱动电机，所述水平旋转座的顶部对称地设有两个转动座，所述转动座上均转动连接有连接臂，所述连接臂的上端固定在光伏板的背面，两个所述转动座之间转动连接有同步驱动两个连接臂的横轴，所述横轴的中轴线与透明板的长边相平行，所述横轴上设有从动齿轮，所述从动齿轮与设置在水平旋转座上驱动电机的输出齿轮之间啮合。
9.更进一步地，所述透明板的表面密布有与具有荷叶效应的纳米凸起，所述透明板采用电绝缘材料制成；
10.所述除尘组件包括第一电磁铁、导电薄板和直流电源，所述透明板的内部沿其长
边方向以等间距线性阵列的方式埋设有一组导电薄板，所述导电薄板的板面与透明板的板面相垂直，并且所述导电薄板在光伏板上的投影不与任一太阳能电池块重叠，任意相邻两个所述导电薄板在光伏板受光面上投影之间的区域上均设有一组第一电磁铁，并且每一组中的所述第一电磁铁沿光伏板受光面的短边方向以等间距线性阵列的方式分布，并且所述第一电磁铁与太阳能电池块之间还呈交错式的分布，所述直流电源设置在水平旋转座上，所述导电薄板均连接至直流电源的输出电极上。
11.更进一步地，任意相邻两个所述导电薄板的极性相反，所述直流电源输出电极的极性随时间交变；
12.所述第一电磁铁产生的磁场与光伏板的板面垂直，并且任意相邻两组第一电磁铁上的磁场方向相反；
13.所述光伏板上还设有与除尘组件相配合的破除组件，所述破除组件包括导轨、滑块、横板和声波发生器，所述光伏板两个短边的侧壁上均设有导轨，所述导轨上均滑接有滑块，所述滑块由设置在导轨上的螺杆和伺服电机相配合驱动进行直线位移，所述横板平行式地悬空于透明板的正上方，并且所述横板的两端分别与两个滑块固定连接，所述横板下端板面上均匀地分布有一组声波发生器。
14.更进一步地，所述横板沿导轨方向的行程大于光伏板的短边，所述光伏板的背面还设有陀螺仪传感器；
15.所述光伏板上还设有防损组件，所述防损组件包括条形板和第二电磁铁，两个所述导轨的端部之间均设有板面与光伏板垂直的条形板，所述条形板内侧的板面沿其长边方向以等间距线性阵列的方式分布有一组第二电磁铁，所述第二电磁铁的数量加一等于导电薄板的数量，并且相邻两个所述导电薄板之间局域的开口两端均设有第二电磁铁，所述第二电磁铁产生的磁场方向沿透明板的短边方向，相对的两个所述第二电磁铁产生磁场方向相同且合磁场处于透明板的上端。
16.更进一步地，所述检测组件包括设置在横板上的激光灯和摄像头，所述横板沿其行程方向前、后两端的侧壁上均设有激光灯和摄像头。
17.更进一步地，所述水平旋转座包括基座、平台座、环形内齿条和步进电机，所述平台座转动连接在基座上，所述平台座的内侧壁上设有环形内齿条，所述步进电机设置在基座内部底壁上，所述步进电机的输出齿轮与环形内齿条之间啮合。
18.更进一步地，所述连接臂之间还设有安装板，所述安装板上对称地设有一组散热风扇，所述散热风扇的送风方向垂直于光伏板并且远离光伏板，所述光伏板的背面还设有呈弧形凸起状的导流罩。
19.更进一步地，所述第一电磁铁和第二电磁铁的外部均包裹有与之匹配的电磁屏蔽壳。
20.更进一步地，所述水平旋转座上还设有用于罩住驱动电机和从动齿轮的防尘罩。
21.同时，本发明还提供了一种光伏发电板自清洁系统的自清洁方法，包括以下步骤：
22.step1，将光伏发电板自清洁系统接入光伏发电场，并由光伏发电场的控制中心控制；
23.step2，控制中心指令直流电源为导电薄板、第一电磁铁和第二电磁铁供电；
24.step3，与上述step2同时进行，相邻两个导电薄板上的极性相反，从而在相邻两个
导电薄板之间产生单向的匀强电场，灰尘颗粒受到电场的电离与负离子结合而携带负电荷，这样灰尘颗粒就会在电场力的作用下向呈阳极的导电薄板运动；
25.step4，与上述step2同时进行，光伏板上处于相邻两个导电薄板之间的第一电磁铁产生垂直光伏板板面的磁场，这样灰尘颗粒在向呈阳极的导电薄板运动时，灰尘颗粒会受到沿导电薄板方向且平行透明板板面的洛伦兹力牵引，进而使得灰尘颗粒沿着曲线的轨迹运动；
26.step5，与上述step2同时进行，两个条形板上相对应的两个第二电磁铁之间产生一个方向沿导电薄板且平行透明板板面的匀强磁场，这样灰尘颗粒在向呈阳极的导电薄板运动时，灰尘颗粒会受到沿垂直透明板板面向上的洛伦兹力牵引，从而使得灰尘颗粒在透明板表面运动时，灰尘颗粒不会与透明板的板面之间产生摩擦，进而保护透明板的表面不会划伤；
27.step6，控制中心指令直流电源为导电薄板、第一电磁铁和第二电磁铁供电，并且该步骤中导电薄板、第一电磁铁和第二电磁铁上的极性与上述step2中导电薄板、第一电磁铁和第二电磁铁上的极性相反；
28.step7，依次循环上述step2和step6。
29.更进一步地，在所述step1～step7中，控制中心根据设置在光伏发电场的太阳位置监测装置来监测太阳的实时位置，从而指令追光组件进行精确调节，进而保证光伏板的受光面始终正对太阳；
30.在所述step1～step7中，控制中心指令散热风扇启动，从而为光伏板散热，同时使得光伏板边缘处气流加速，并通过流体粘滞效应来让光伏板周围更多的空气被吸附到光伏板的背面，进而减少空气中的灰尘落入透明板上的量；
31.在所述step1～step7中，控制中心通过伺服电机和螺杆的配合驱动滑块沿着导轨做往复式直线运动，并且通过激光灯和摄像头来检测透明板上灰尘的分布情况，同时通过声波发生器向透明板上发射指定频率的声波，从而使得透明板上的灰尘颗粒产生沿垂直透明板板面方向的震动，从而使得灰尘颗粒与透明板之间产生“声致疲劳”，进而使得灰尘颗粒与透明板之间的粘附结构被破坏。
32.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
33.1、本发明通过增加在光伏板上设置透明板、除尘组件和破除组件的设计。
34.其中，除尘组件通过构建出相互配合的电场和磁场，从而让附着在透明板上的灰尘颗粒受到电场力和洛伦兹力共同作用而产生定向移动。其中，破除组件通过向灰尘颗粒施加声波振荡，从而让灰尘颗粒与透明板之间附着连接遭到破坏，进而提升除尘组件对灰尘颗粒的驱动效果。
35.综上所述，除尘组件和破除组件在对透明板表面进行清洁的全过程中没有用到一滴水，这大大降低了对光伏板的清洁成本。
36.2、本发明除了在光伏板上设置透明板、除尘组件和破除组件，还在光伏板上增设防损组件的设计。
37.其中，防损组件的作用在于为在除尘组件驱动下运动的灰尘颗粒提供一个垂直透明板向上的洛伦兹力，从而使得灰尘颗粒与透明板之间的摩擦力降低甚至为零；从而有效地提升对光伏板的清洁效果。
附图说明
38.图1为本发明第一视角下的直观图；
39.图2为本发明第二视角下的直观图；
40.图3为本发明第三视角下的部分爆炸视图；
41.图4为本发明第四视角下防损组件的直观图；
42.图5为本发明第五视角下检测组件和破除组件的直观图；
43.图6为本发明第六视角下导轨经过部分剖视后的直观图；
44.图7为本发明第七视角下透明板经过部分剖视后直观图；
45.图8为本发明第八视角下光伏板的直观图；
46.图9为本发明第九视角下追光组件的直观图；
47.图10为本发明第十视角下水平旋转座的爆炸视图；
48.图11为本发明中透明板板面的局部放大图；
49.图12为除尘组件和防损组件处于工作状态下透明板上灰尘颗粒的运动示意图；
50.图13为灰尘颗粒在除尘组件和防损组件的配合下在透明板上的运动路径示意图；
51.图14为灰尘颗粒在除尘组件和防损组件共同构建的电磁场中的受力分析示意图；
52.图中的标号分别代表：
53.100－光伏板；101－太阳能电池块；102－透明板；103－纳米凸起；104－陀螺仪传感器；
54.200－除尘组件；201－第一电磁铁；202－导电薄板；203－直流电源；
55.300－检测组件；301－激光灯；302－摄像头；
56.400－追光组件；401－水平旋转座；402－连接臂；403－转动座；404－横轴；405－从动齿轮；406－驱动电机；407－防尘罩；408－基座；409－平台座；410－环形内齿条；411－步进电机；412－安装板；413－散热风扇；414－导流罩；
57.500－破除组件；501－导轨；502－滑块；503－横板；504－声波发生器；505－螺杆；506－伺服电机；
58.600－防损组件；601－条形板；602－第二电磁铁。
具体实施方式
59.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
60.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
61.实施例1
62.本实施例提供的一种光伏发电板自清洁系统，参照图1-14：包括光伏板100，光伏板100的受光面上沿其长边、短边的方向均以等间距线性阵列的方式分布有若干个太阳能电池块101，光伏板100的受光面还设有与之匹配的透明板102，光伏板100上还设有相互配合的除尘组件200和检测组件300。
63.透明板102的表面密布有与具有荷叶效应的纳米凸起103，这样可以让透明板102的表面具有疏水的特性，从而让水滴和灰尘不易附着在其表面。
64.值得注意的是：透明板102在实际生产过程中，还可以根据需要向其内部添加一定量的二氧化钛杂质，二氧化钛在紫外线的作用下能够产生良好的光催化特性和超亲水性，使得附着在玻璃表面的有机污染物被降解成二氧化碳和水，再利用其超亲水性，使小水滴聚积成大水滴，带走玻璃上的其它污渍，从而达到自洁的效果。
65.此外，透明板102本身还具有电绝缘特性，这样可以避免确保灰尘颗粒所携带的电荷不会丢失。
66.为了保证光伏板100在全天(这里的全天特指白天)任意时间段都能有最佳的发电效率，就需要光伏板100能够始终正对太阳；因此需要将光伏板100设置在追光组件400上(注意：为了节约成本，在本实施例中整个光伏发电场共用一个用于确定太阳相对光伏发电场角度的太阳位置定位器)。
67.追光组件400包括水平旋转座401、连接臂402、转动座403、横轴404、从动齿轮405和驱动电机406，水平旋转座401的顶部对称地设有两个转动座403，转动座403上均转动连接有连接臂402，连接臂402的上端固定在光伏板100的背面，两个转动座403之间转动连接有同步驱动两个连接臂402的横轴404，横轴404的中轴线与透明板102的长边相平行，横轴404上设有从动齿轮405，从动齿轮405与设置在水平旋转座401上驱动电机406的输出齿轮之间啮合。
68.光伏板100的背面还设有陀螺仪传感器104，这样控制中心便可以通过陀螺仪传感器104来检测光伏板100的实时状态，从而判断光伏板100是否调整到了正对太阳的位置。
69.值得注意的是：在本实施例中，水平旋转座401包括基座408、平台座409、环形内齿条410和步进电机411，平台座409转动连接在基座408上，平台座409的内侧壁上设有环形内齿条410，步进电机411设置在基座408内部底壁上，步进电机411的输出齿轮与环形内齿条410之间啮合。
70.值得注意的是：水平旋转座401上还设有用于罩住驱动电机406和从动齿轮405的防尘罩407。
71.除尘组件200包括第一电磁铁201、导电薄板202和直流电源203，透明板102的内部沿其长边方向以等间距线性阵列的方式埋设有一组导电薄板202，导电薄板202的板面与透明板102的板面相垂直，并且导电薄板202在光伏板100上的投影不与任一太阳能电池块101重叠，任意相邻两个导电薄板202在光伏板100受光面上投影之间的区域上均设有一组第一电磁铁201，并且每一组中的第一电磁铁201沿光伏板100受光面的短边方向以等间距线性阵列的方式分布，并且第一电磁铁201与太阳能电池块101之间还呈交错式的分布，直流电源203设置在水平旋转座401上，导电薄板202均连接至直流电源203的输出电极上。
72.任意相邻两个导电薄板202的极性相反，并且直流电源203输出电极的极性随时间交变。
73.第一电磁铁201产生的磁场与光伏板100的板面垂直，并且任意相邻两组第一电磁铁201上的磁场方向相反。
74.除尘组件200的工作原理为：利用导电薄板202产生一个与透明板102板面平行的匀强静电场，灰尘颗粒在匀强静电场中被电离而带负电荷。
75.①
灰尘颗粒在电场力的作用下向着呈阳极的导电薄板202运动，同时第一电磁铁201产生垂直透明板102的磁场，灰尘颗粒会受到沿导电薄板202方向且平行透明板102板面的洛伦兹力牵引，进而使得灰尘颗粒沿着曲线的轨迹运动；
76.②
当灰尘颗粒移动到呈阳极的导电薄板202处时，原本呈阳极的导电薄板202呈阴极(且原本呈阴极的导电薄板202呈阳极)，并且第一电磁铁201产生的磁场改变方向；
77.依次循环上述
①
和
②
，这样灰尘颗粒就会在透明板102上沿呈鲨鱼牙齿状波浪线的轨迹运动，直至从透明板102上滑出。
78.因为空气中还漂浮有气溶胶之类粘性较大的颗粒，这会使得透明板102上出现干结的硬块，这些硬块与透明板102之间形成了较为牢固的结构(即，单纯依靠电场力无法有效破坏)，因此需要在光伏板100上设置破除组件500将这些干结的硬块从透明板102上剥离下来。
79.破除组件500包括导轨501、滑块502、横板503和声波发生器504，光伏板100两个短边的侧壁上均设有导轨501，导轨501上均滑接有滑块502，滑块502由设置在导轨501上的螺杆505和伺服电机506相配合驱动进行直线位移，横板503平行式地悬空于透明板102的正上方，并且横板503的两端分别与两个滑块502固定连接，横板503下端板面上均匀地分布有一组声波发生器504。
80.横板503沿导轨501方向的行程大于光伏板100的短边，这样可以保证声波发生器504能够对透明板102的整个板面都能进行声波除尘。
81.其中，破除组件500的工作原理为：发出指定功率和频率的声波，硬块受到以一定频率交替变化的疏密波反复拉、压作用时，因疲劳疏松脱落。
82.因为，灰尘颗粒在除尘组件200的作用下在透明板102上移动时，灰尘颗粒会与透明板102的板面之间产生摩擦，日积月累，透明板102上会留下严重的划痕，从而影响光伏板100的发电效率。
83.因此需要在光伏板100上还设有防损组件600，从而让灰尘颗粒在除尘组件200的驱动下运动时，为灰尘颗粒提供一个垂直透明板102板面向上的力，从而让灰尘颗粒施加在透明板102板面上压力减小甚至为零，即通过防损组件600让灰尘颗粒于透明板102之间只有很小的摩擦力甚至没有摩擦力。
84.防损组件600包括条形板601和第二电磁铁602，两个导轨501的端部之间均设有板面与光伏板100垂直的条形板601，条形板601内侧的板面沿其长边方向以等间距线性阵列的方式分布有一组第二电磁铁602，第二电磁铁602的数量加一等于导电薄板202的数量，并且相邻两个导电薄板202之间局域的开口两端均设有第二电磁铁602，第二电磁铁602产生的磁场方向沿透明板102的短边方向，相对的两个第二电磁铁602产生磁场方向相同且合磁场处于透明板102的上端。
85.第一电磁铁201和第二电磁铁602的外部均包裹有与之匹配的电磁屏蔽壳。
86.这样可以让第一电磁铁201和第二电磁铁602产生的磁场具有很好的单向性，从而避免第一电磁铁201和第二电磁铁602产生的磁场干扰到其他的部件。
87.检测组件300包括设置在横板503上的激光灯301和摄像头302，横板503沿其行程方向前、后两端的侧壁上均设有激光灯301和摄像头302。
88.这样控制中心便可以通过摄像头302来拍摄光伏板100上的画面，并通过机器视觉
技术来分析光伏板100上灰尘颗粒的分布情况和类型；尤其是光伏板100被塑料布盖住这种情况，除尘组件200、破除组件500和防损组件600是无法应对的，此时控制中心便可以及时通知工作人员来进行手动清理。
89.其中，激光灯301作用在于照射透明板102来增强透明板102上的灰尘颗粒显形效果，从而提升控制中心通过摄像头302所实施机器视觉技术的精度。
90.连接臂402之间还设有安装板412，安装板412上对称地设有一组散热风扇413，散热风扇413的送风方向垂直于光伏板100并且远离光伏板100，光伏板100的背面还设有呈弧形凸起状的导流罩414。
91.其中，散热风扇413的作用不仅在于对光伏板100进行冷却来避免光伏板100过热而烧毁，还可以用来与导流罩414配合减少灰尘落在光伏板100的表面。
92.值得注意的是：导流罩414上密布有尺寸在毫米级的透气孔。
93.实施例2
94.本实施例提供一种光伏发电板自清洁系统的自清洁方法，其应用了实施例1中所提供的一种光伏发电板自清洁系统，具体而言，包括以下步骤：
95.step1，将光伏发电板自清洁系统接入光伏发电场，并由光伏发电场的控制中心控制。
96.step2，控制中心指令直流电源203为导电薄板202、第一电磁铁201和第二电磁铁602供电。
97.step3，与上述step2同时进行，相邻两个导电薄板202上的极性相反，从而在相邻两个导电薄板202之间产生单向的匀强电场，灰尘颗粒受到电场的电离与负离子结合而携带负电荷，这样灰尘颗粒就会在电场力的作用下向呈阳极的导电薄板202运动。
98.step4，与上述step2同时进行，光伏板100上处于相邻两个导电薄板202之间的第一电磁铁201产生垂直光伏板100板面的磁场，这样灰尘颗粒在向呈阳极的导电薄板202运动时，灰尘颗粒会受到沿导电薄板202方向且平行透明板102板面的洛伦兹力牵引，进而使得灰尘颗粒沿着曲线的轨迹运动。
99.step5，与上述step2同时进行，两个条形板601上相对应的两个第二电磁铁602之间产生一个方向沿导电薄板202且平行透明板102板面的匀强磁场，这样灰尘颗粒在向呈阳极的导电薄板202运动时，灰尘颗粒会受到沿垂直透明板102板面向上的洛伦兹力牵引，从而使得灰尘颗粒在透明板102表面运动时，灰尘颗粒不会与透明板102的板面之间产生摩擦，进而保护透明板102的表面不会划伤。
100.step6，控制中心指令直流电源203为导电薄板202、第一电磁铁201和第二电磁铁602供电，并且该步骤中导电薄板202、第一电磁铁201和第二电磁铁602上的极性与上述step2中导电薄板202、第一电磁铁201和第二电磁铁602上的极性相反。
101.step7，依次循环上述step2和step6。
102.值得注意的是：
103.在step1～step7中，控制中心根据设置在光伏发电场的太阳位置监测装置来监测太阳的实时位置，从而指令追光组件400进行精确调节，进而保证光伏板100的受光面始终正对太阳。
104.在step1～step7中，控制中心指令散热风扇413启动，从而为光伏板100散热，同时
使得光伏板100边缘处气流加速，并通过流体粘滞效应来让光伏板100周围更多的空气被吸附到光伏板100的背面，进而减少空气中的灰尘落入透明板102上的量。
105.在step1～step7中，控制中心通过伺服电机506和螺杆505的配合驱动滑块502沿着导轨501做往复式直线运动，并且通过激光灯301和摄像头302来检测透明板102上灰尘的分布情况，同时通过声波发生器504向透明板102上发射指定频率的声波，从而使得透明板102上的灰尘颗粒产生沿垂直透明板102板面方向的震动，从而使得灰尘颗粒与透明板102之间产生“声致疲劳”，进而使得灰尘颗粒与透明板102之间的粘附结构被破坏。
106.值得注意的是：本发明的设计不仅可以让处在透明板102上的灰尘颗粒在电场力和洛伦兹力的配合下被“扫除”，还可以使得空气中那些携带有电荷的灰尘颗粒在落到透明板102的板面上时，其也会受到电场力和洛伦兹力的共同作用下而不能稳定地附着在透明板102上。
107.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。