專利名稱：風(fēng)光互補型光伏組件清掃裝置智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種新型分布式電源中風(fēng)光互補發(fā)電的太陽電池組件自動清掃裝置智能控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于獨立和并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，本發(fā)明屬新能源及自動控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
新能源中太陽能和風(fēng)能分布廣泛，具有取之不盡、用之不竭的優(yōu)點而且不會對環(huán)境造成污染，可與常規(guī)電力構(gòu)架匹配等特點已經(jīng)成為各國政府可持續(xù)發(fā)展新型能源的首選。在新能源中太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)勢明顯，但由于太陽電池自身的發(fā)電效率及外界環(huán)境的影響使最終的電能輸出功率受到影響，其中太陽電池組件由于長期在自然環(huán)境下工作， 其電池表面積累的灰塵和油污會使太陽電池的發(fā)電效率大打折扣。對此問題相關(guān)科研人員已經(jīng)進行了研究，并設(shè)計了不同種類的太陽電池組件清洗裝置，我們也已經(jīng)發(fā)表了專利“太陽電池組件表面自動清掃裝置”，專利號ZL200620151329. 9。但清洗裝置由于采用電機驅(qū)動，自身消耗功率較大，而且清洗裝置只能在太陽電池不發(fā)電時進行清洗，如夜間或陰雨天。另外，太陽電池發(fā)電功率受環(huán)境因素影響較大，功率輸出不穩(wěn)定不能直接給直流電機供電，因此對于不可調(diào)度光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需單獨配備蓄電池組，太陽電池方陣必須分出一定功率的組件負(fù)責(zé)給蓄電池充電，如此，勢必增加了系統(tǒng)的成本同時減少了系統(tǒng)電能輸出， 降低了發(fā)電效率。而獨立的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)由于本身發(fā)電功率較小，太陽電池和蓄電池除了向負(fù)載供電外基本無力承擔(dān)清洗裝置的電源供給。由于以上原因太陽電池組件清掃裝置至今并未應(yīng)用到太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中。本實用新型根據(jù)清掃裝置電機的功率在只增加了小型風(fēng)力發(fā)電機的基礎(chǔ)上設(shè)計了風(fēng)光互補型光伏組件清掃裝置智能控制系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種風(fēng)光互補型光伏組件清掃裝置智能控制系統(tǒng)。本實用新型提供的風(fēng)光互補型光伏組件清掃裝置智能控制系統(tǒng)包括；風(fēng)力發(fā)電、 傳感器、智能控制、太陽能組件清掃裝置、蓄電池組和卸荷裝置；智能控制分別連接風(fēng)力發(fā)電、傳感器，太陽能組件清掃裝置、蓄電池組和卸荷裝置。風(fēng)力發(fā)電同時連接卸荷裝置。所述的風(fēng)力發(fā)電由相互連接的風(fēng)力發(fā)電機和不可控整流器組成；所述的智能控制由相互連接的單片機和充電控制電路組成；所述的太陽能組件清掃裝置由相互連接的直流電機和清掃裝置組成；所述的卸荷裝置由相互連接的智能開關(guān)和卸荷電阻組成；所述的傳感器包括與光伏單片機連接的光敏傳感器、與蓄電池組正極連接的電壓傳感器和與風(fēng)力發(fā)電連接的電流傳感器。本實用新型的工作過程風(fēng)力發(fā)電首先將頻率變化的交流電通過不可控整流為直流電，然后再通過智能控制中的充電控制電路向蓄電池充電。同時由智能控制發(fā)出控制指令控制太陽能組件清掃裝置中的直流電機按照設(shè)定的程序工作。(光敏)傳感器發(fā)出的信號傳送給智能控制，智能控制的定時單元和傳感器的信號經(jīng)智能控制的分析、比較后輸出控制信號控制清掃裝置在太陽電池組件不工作時(如夜間和陰雨天)進行清掃，在保證清掃效果的同時使太陽電池有最大的功率輸出。卸荷裝置在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整流輸出側(cè)起卸荷作用，當(dāng)風(fēng)速過高時，保護后端電路及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的安全。本實用新型設(shè)計的風(fēng)光互補型光伏組件清掃裝置智能控制系統(tǒng)利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的互補特性，根據(jù)驅(qū)動清洗裝置的功率選用小型風(fēng)力發(fā)電機并設(shè)計智能控制系統(tǒng)，獨立控制清洗裝置的電源和工作方式，根據(jù)清洗的需要和太陽電池的工作特點靈活設(shè)定清洗工作時間。保證了太陽電池組件的清潔，提高了太陽電池的發(fā)電效率，從而最大程度的利用新能源。本實用新型的有益效果1、風(fēng)力發(fā)電是先將頻率變化的交流電通過不可控整流為直流電，然后經(jīng)智能控制和電壓傳感器向蓄電池充電，同時控制太陽能組件清掃裝置的直流電機按照設(shè)定的程序工作。2、智能控制的定時單元和光敏傳感器的控制信號經(jīng)單片機的分析、比較后輸出控制信號控制清掃裝置在太陽電池組件不工作時(如夜間和陰雨天)進行清掃，在保證清掃效果的同時使太陽電池有最大的功率輸出。3、本系統(tǒng)通過實時檢測風(fēng)力發(fā)電的輸出電流，通過單片機控制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率輸出，電路中設(shè)計的智能控制開關(guān)在風(fēng)力發(fā)電的整流輸出側(cè)起卸荷作用，當(dāng)風(fēng)速過高時，保護后端電路及風(fēng)力機的安全。4、通過調(diào)整PWM脈沖的占空比改變IGBT管的導(dǎo)通和截止時間實現(xiàn)智能充電控制， 使蓄電池始終處于穩(wěn)定的最佳充電狀態(tài)。5、該控制系統(tǒng)采用單片機控制，電路結(jié)構(gòu)簡單，控制精確，自動化程度高。
圖1是總體結(jié)構(gòu)圖。圖2是原理框圖。圖3是電路原理圖。圖4是單片機控制原理圖。圖中，1風(fēng)力發(fā)電，11風(fēng)力發(fā)電機，12不可控整流器；2傳感器，21光敏傳感器，22 電流傳感器，23電壓傳感器；3智能控制，31單片機，32充電控制電路；4太陽能組件清掃裝置，41直流電機，42清掃裝置；5蓄電池組，6卸荷裝置，61智能開關(guān)，62卸荷電阻。下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
如圖1所示，該控制系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電1、傳感器2、智能控制3、太陽能組件清掃裝置4、蓄電池組5、卸荷裝置6等組成。智能控制分別連接風(fēng)力發(fā)電、傳感器、太陽能組件清掃裝置、蓄電池組和風(fēng)力卸荷裝置，風(fēng)力發(fā)電同時連接卸荷裝置。圖2為原理框圖、圖3是電路原理圖、圖4是單片機控制原理圖。如圖2所示，所述的風(fēng)力發(fā)電1由相互連接的風(fēng)力發(fā)電機11和不可控整流器12 組成；所述的智能控制2由相互連接的單片機31和充電控制電路32組成；所述的太陽能組件清掃裝置4由相互連接的直流電機41和清掃裝置42組成；所述的卸荷裝置6由相互連接的智能開關(guān)61和卸荷電阻62組成；所述的傳感器包括與光伏單片機連接的光敏傳感器 21、與蓄電池組正極連接的電壓傳感器23和與風(fēng)力發(fā)電連接的電流傳感器22。本實用新型具體電路原理圖如圖3所示，電路連接及控制原理如下本實用新型設(shè)計的單片機31根據(jù)電壓傳感器Vcg、光敏傳感器Gcg和電流傳感器 Icg的電信號通過分析計算后電控制控制蓄電池充電和清洗裝置及智能開關(guān)S的工作狀態(tài)。實施方式為風(fēng)力發(fā)電1將頻率變化的交流電通過不可控整流器12變?yōu)橹绷麟?，通過電壓傳感器23 (Kcg)將蓄電池組的電壓信號傳送給單片機31，產(chǎn)生控制充電控制電路 32中的開關(guān)管C的/W脈寬調(diào)制信號向蓄電池組充電(見圖3)。光敏傳感器21 (fcg) 1R 出的光照信號傳送給單片機31，單片機內(nèi)部的定時單元和光敏傳感器的信號經(jīng)分析、比較后輸出控制信號，控制清掃裝置42在太陽電池組件不工作時(如夜間和陰雨天)進行清掃， 在保證清掃效果的同時使太陽電池有最大的功率輸出。本實用新型設(shè)計的智能開關(guān)S在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整流輸出側(cè)起卸荷作用，當(dāng)風(fēng)速過高時，若風(fēng)力發(fā)電機變槳距控制不能及時有效的降低系統(tǒng)功率輸出，單片機根據(jù)電流傳感器/^·檢測信號發(fā)送控制命令，將智能開關(guān)S的輸出端口連接到3端，即接通卸荷電阻R， 從而保護后端電路元器件以及風(fēng)力機的安全。同時控制太陽能組件清掃裝置的直流電機41 按照設(shè)定的程序工作。本實用新型設(shè)計的風(fēng)光互補型光伏組件清掃裝置智能控制系統(tǒng)利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的互補特性，獨立控制清洗裝置的電源和工作方式，根據(jù)清洗的需要和太陽電池的工作特點靈活設(shè)定清洗工作時間，保證了太陽電池組件的日常清潔，提高了太陽電池的發(fā)電效率，從而最大程度的利用新能源。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)光互補型光伏組件清掃裝置智能控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括；風(fēng)力發(fā)電、傳感器、智能控制、太陽能組件清掃裝置、蓄電池組和卸荷裝置；智能控制分別連接風(fēng)力發(fā)電、傳感器、太陽能組件清掃裝置、蓄電池組和卸荷裝置，風(fēng)力發(fā)電同時連接卸荷裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補型光伏組件清掃裝置智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述的風(fēng)力發(fā)電由相互連接的風(fēng)力發(fā)電機和不可控整流器組成；所述的智能控制由相互連接的單片機和充電控制電路組成；所述的太陽能組件清掃裝置由相互連接的直流電機和清掃裝置組成；所述的卸荷裝置由相互連接的智能開關(guān)和卸荷電阻組成；所述的傳感器包括與光伏單片機連接的光敏傳感器、與蓄電池組正極連接的電壓傳感器和與風(fēng)力發(fā)電連接的電流傳感器。
專利摘要一種風(fēng)光互補型光伏組件清掃裝置智能控制系統(tǒng)。包括；風(fēng)力發(fā)電、傳感器、智能控制、太陽能組件清掃裝置、蓄電池組和卸荷裝置；風(fēng)力發(fā)電和傳感器分別連接智能控制，風(fēng)力發(fā)電同時連接卸荷裝置，智能控制再分別連接太陽能組件清掃裝置、蓄電池組和卸荷裝置。本實用新型利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的互補特性，根據(jù)驅(qū)動清洗裝置的功率選用小型風(fēng)力發(fā)電機并設(shè)計智能控制，獨立控制清洗裝置的電源和工作方式，根據(jù)清洗的需要和太陽電池的工作特點靈活設(shè)定清洗工作時間。保證了太陽電池組件的清潔，提高了太陽電池的發(fā)電效率，從而最大程度的利用新能源。
文檔編號H02N6/00GK202210765SQ201120339579
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者程如歧, 趙庚申, 趙耀, 郭天勇 申請人:南開大學(xué)