適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置，包括用于貼附在光伏組件上的發(fā)熱膜，所述光伏組件上還設(shè)有用于清掃表面積雪的清掃組件，所述清掃組件包括沿光伏組件延伸方向或垂直于其延伸方向設(shè)置的掃雪刷，所述掃雪刷通過傳動機構(gòu)與驅(qū)動清掃組件移動的電機相連接。本實用新型的自動除雪裝置首先利用位于光伏組件上的發(fā)熱膜進行融雪，避免結(jié)冰對雪刷的影響，在發(fā)熱膜融雪的基礎(chǔ)上利用掃雪刷進行清掃積雪，提高工作效率，該裝置高寒地區(qū)冰雪封凍的情形，光伏組件的傾角為任意值，控制模式多樣，掃雪效率高，避免多余的耗電，延長使用壽命；可靠性高，抗干擾強，操作使用方便，經(jīng)濟適用。
【專利說明】適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機的日益凸顯，人類對于新能源的開發(fā)應(yīng)用越來越受到重視，其中光伏產(chǎn)業(yè)作為技術(shù)比較成熟的新能源，具有取之不盡用之不竭、區(qū)域范圍限制小的特點，已成為最具前途的新能源之一，成為關(guān)注的熱點。
[0003]而安裝在高寒地區(qū)的光伏組件常受到冰雪的覆蓋，這些地區(qū)低溫較低，冰雪融化時間長。由于光伏組件長時間被冰雪覆蓋，屋頂光伏電站不能正常工作，發(fā)電效率下降，影響設(shè)備壽命，并使光伏支架承受嚴重的冰雪負荷，如果不能實現(xiàn)及時除雪，光伏電站將面臨系統(tǒng)崩潰的危險，嚴重情況下可能面臨房屋坍塌的災(zāi)難，因此，在高寒地區(qū)及時除去屋頂?shù)姆e雪對于提高屋頂光伏電站壽命和效率起到至關(guān)重要的作用。
[0004]中國專利申請?zhí)枮?01310563850.0的中國實用新型專利申請公開了一種太陽能晶體硅光伏組件自動除雪方法及除雪裝置，該裝置包括發(fā)熱膜、蓄電池、控制器和光敏感應(yīng)器。光敏感應(yīng)器對外部環(huán)境進行檢測并輸出電信號至控制器；控制器對光伏組件發(fā)出的電流進行檢測，以此判斷光伏組件的表面是否有冰雪層覆蓋，啟動發(fā)熱膜對組件進行積雪清掃。該技術(shù)存在光伏組件與水平面的夾角>30°、需要能耗多、所配置的蓄電池比較大的缺陷。
[0005]另外，在行業(yè)內(nèi)還存在一種用于刮除光伏組件表面冰雪層的類此汽車雨刷的機械裝置，但是在高寒地區(qū)及冰雪層較厚時該機械裝置無法正常工作。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的是提供一種適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置，以解決現(xiàn)有光伏除雪裝置對光伏組件與水平面的夾角受限制、需要能耗多的問題。
[0007]為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置，包括用于貼附在光伏組件上的發(fā)熱膜，所述光伏組件上還設(shè)有用于清掃表面積雪的清掃組件，所述清掃組件包括沿光伏組件延伸方向或垂直于其延伸方向設(shè)置的掃雪刷，所述掃雪刷通過傳動機構(gòu)與驅(qū)動清掃組件移動的電機相連接。
[0008]所述傳動機構(gòu)包括垂直于掃雪刷延伸方向并設(shè)置于光伏組件邊緣處的兩條導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的兩端處設(shè)有導(dǎo)軌卡槽，每條導(dǎo)軌均通過對應(yīng)的導(dǎo)軌卡槽布置一條傳動鏈條，所述掃雪刷的兩端分別固定在兩條傳動鏈條上；所述傳動鏈條包括分別裝配在兩個導(dǎo)軌卡槽中的主動鏈輪和被動鏈輪，其中一個主動鏈輪與電機連接，兩主動鏈輪之間通過傳動軸傳動連接。
[0009]所述發(fā)熱膜貼設(shè)于光伏組件的背板上。
[0010]所述發(fā)熱膜和電機由光伏組件或蓄電池供電。
[0011 ] 光伏組件與水平面的傾角為任意值。
[0012]該裝置還包括設(shè)置在光伏組件對應(yīng)位置上用于檢測光照強度的光敏傳感器和用于檢測表面積雪壓力的壓力傳感器。
[0013]本實用新型的自動除雪裝置首先利用位于光伏組件上的發(fā)熱膜進行融雪，避免結(jié)冰對雪刷的影響，在發(fā)熱膜融雪的基礎(chǔ)上利用掃雪刷進行清掃積雪，提高工作效率，該裝置高寒地區(qū)冰雪封凍的情形，光伏組件的傾角為任意值，控制模式多樣，掃雪效率高，避免多余的耗電，延長使用壽命；可靠性高，抗干擾強，操作使用方便，經(jīng)濟適用。
[0014]將發(fā)熱膜設(shè)置于光伏組件的背板上，以避免對光照強度的影響造成發(fā)電效率的下降。
[0015]將多個壓力傳感器和光敏傳感器設(shè)置于光伏組件的背板上，既可以避免其被冰雪覆蓋，同時多個傳感器與控制器配合進行準確的判斷是否被冰雪覆蓋，增強判斷的準確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型自動除雪裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0017]圖2是清掃系統(tǒng)中清掃裝置的工作示意圖；
[0018]圖3為本實用新型清掃裝置鏈條傳動結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本實用新型進行進一步介紹。
[0020]如圖1所示為本實用新型適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置實施例的結(jié)構(gòu)原理框圖，由圖可知，該裝置包括用于貼附在光伏組件上的發(fā)熱膜，光伏組件上還設(shè)有用于清掃表面積雪的清掃組件，清掃組件包括沿光伏組件延伸方向或垂直于其延伸方向設(shè)置的掃雪刷，掃雪刷通過傳動機構(gòu)與驅(qū)動清掃組件移動的電機相連接，該掃雪刷為毛刷，具有朝向光伏組件的工作面。
[0021]本實施例的發(fā)熱膜貼設(shè)于光伏組件的背板上，發(fā)熱膜和電機由光伏組件或蓄電池供電。
[0022]如圖2所不，本實施例的傳動機構(gòu)包括垂直于掃雪刷2延伸方向并設(shè)置于光伏組件1邊緣處的兩條導(dǎo)軌3，導(dǎo)軌的兩端處設(shè)有導(dǎo)軌卡槽，每條導(dǎo)軌均通過對應(yīng)的導(dǎo)軌卡槽布置一條傳動鏈條4，掃雪刷的兩端分別固定在兩條傳動鏈條上；如圖3所示，傳動鏈條包括分別裝配在兩個導(dǎo)軌卡槽中的主動鏈輪41和被動鏈輪42，其中一個主動鏈輪與電機連接，兩主動鏈輪41之間通過傳動軸傳動連接，傳動軸由電機通過齒輪驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動,此處的電機為二維異步電機，增大了雪刷清掃的范圍，根據(jù)實際需要滿足不同的需要，控制模式多樣。
[0023]該裝置還包括設(shè)置在光伏組件對應(yīng)位置上用于檢測光照強度的光敏傳感器和用于檢測表面積雪壓力的壓力傳感器，本實施例是在組件的背板下設(shè)置多個壓力傳感器和光敏傳感器，既可以避免其被冰雪覆蓋，同時多個傳感器與控制器配合進行準確的判斷是否被冰雪覆蓋，增強判斷的準確性。
[0024]將壓力傳感器和光敏傳感器分別安裝在屋頂光伏組件的不同位置，各個壓力傳感器和光敏傳感器分別檢測屋頂光伏組件相應(yīng)地方積雪壓力和光照情況，并轉(zhuǎn)化為電信號傳送至主控單元。主控單元分別計算積雪壓力和光照強度，結(jié)果大于設(shè)定值時，主控單元將電信后傳送至發(fā)熱膜控制器和電機控制器進行相應(yīng)指令的執(zhí)行。
[0025]本實用新型的工作原理:光伏組件與水平面的傾角為任意值的情況下，將該自動除雪裝置均布于各個區(qū)域的光伏組件上，通過控制系統(tǒng)對相應(yīng)的組件進行控制，該控制系統(tǒng)包括主控單元、發(fā)熱膜控制器、電機控制器及充放電控制器，該充放電控制器用于控制光伏組件對蓄電池的充電和蓄電池的放電，具體除雪過程如下:
[0026](1)下雪、光照較弱(夜晚、陰雨天)時:光伏組件被雪覆蓋不能進行有效的發(fā)電，多個壓力傳感器傳出被雪覆蓋的電信號，光敏傳感器傳出光照強度大小的信號，主控單元對壓力傳感器和光敏傳感器的信號進行判斷，判斷結(jié)果為光伏組件無法進行正常發(fā)電，因此，該主控單元就不給發(fā)熱膜控制器和電機控制器發(fā)出啟動自動除雪的指令。
[0027](2)光伏組件有積雪覆蓋但光照強度較高時:多個壓力傳感器傳出被雪覆蓋的電信號，光敏傳感器傳出光照強度大小的信號，主控單元對壓力傳感器和光敏傳感器的信號進行判斷，判斷結(jié)果為光伏組件有條件進行發(fā)電，但是由于被雪覆蓋所以無法正常發(fā)電時，主控單元給發(fā)熱膜控制器和電機控制器發(fā)送啟動自動除雪的指令。
[0028]此時，主控單元首先判斷光伏組件是否能為發(fā)熱膜供電，如果可以，通過充放電控制器閉合繼電器開關(guān)K1，由光伏組件為發(fā)熱膜供電，如果不能，則閉合繼電器開關(guān)K2，啟動蓄電池為發(fā)熱膜供電使其發(fā)熱。另外，在光伏組件能夠發(fā)電時，同時在光伏組件為發(fā)熱膜供電的同時也為蓄電池進行充電。
[0029]加熱一段時間(大概5分鐘)后，冰雪將近融化，電機控制器控制電機啟動掃雪刷清掃光伏組件上剩余的積雪，此時仍由主控單元選擇光伏組件或蓄電池為電機供電，在融雪的基礎(chǔ)上，利用掃雪刷清掃積雪，從而實現(xiàn)對整個光伏方陣的積雪清理。
[0030]當(dāng)積雪清理完畢后，壓力傳感器和光敏傳感器向主控單元傳送無積雪覆蓋的信號，主控單元發(fā)出停止積雪清理的信號，通過充放電控制器斷開光伏組件與蓄電池的繼電器K1和K2，減少多余的耗電。
[0031]本實用新型的自動除雪裝置采用壓力傳感器和光敏傳感器檢測外部環(huán)境傳送到主控單元進行判斷是否發(fā)出自定掃雪指令，采用多個壓力傳感器分散布局，并通過主控單元的計算，抗干擾性強，并且使用起來可靠性高；采用光敏傳感器傳輸光照強度信號，在光照強度大于標(biāo)準光照強度后且壓力傳感器傳送的積雪覆蓋信號大于設(shè)定值時才啟動自動除雪指令。首選光伏組件作為電源，在光照滿足一定的要求時進行積雪的清掃可以充分利用光伏組件發(fā)電，在光伏組件無法發(fā)電的情況下利用蓄電池的電量啟動除雪裝置，減少配置蓄電池的容量、提高蓄電池的使用壽命。
[0032]以上實施例僅用于幫助理解本實用新型的核心思想，不能以此限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，凡是依據(jù)本實用新型的思想，對本實用新型進行修改或者等同替換，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上所做的任何改動，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置，包括用于貼附在光伏組件上的發(fā)熱膜，其特征在于:所述光伏組件上還設(shè)有用于清掃表面積雪的清掃組件，所述清掃組件包括沿光伏組件延伸方向或垂直于其延伸方向設(shè)置的掃雪刷，所述掃雪刷通過傳動機構(gòu)與驅(qū)動清掃組件移動的電機相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置，其特征在于:所述傳動機構(gòu)包括垂直于掃雪刷延伸方向并設(shè)置于光伏組件邊緣處的兩條導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的兩端處設(shè)有導(dǎo)軌卡槽，每條導(dǎo)軌均通過對應(yīng)的導(dǎo)軌卡槽布置一條傳動鏈條，所述掃雪刷的兩端分別固定在兩條傳動鏈條上；所述傳動鏈條包括分別裝配在兩個導(dǎo)軌卡槽中的主動鏈輪和被動鏈輪，其中一個主動鏈輪與電機連接，兩主動鏈輪之間通過傳動軸傳動連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置，其特征在于:所述發(fā)熱膜貼設(shè)于光伏組件的背板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置，其特征在于:所述發(fā)熱膜和電機由光伏組件或蓄電池供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置，其特征在于:光伏組件與水平面的傾角為任意值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5任意一項所述的適用于高寒地區(qū)屋頂光伏電站的自動除雪裝置，其特征在于:該裝置還包括設(shè)置在光伏組件對應(yīng)位置上用于檢測光照強度的光敏傳感器和用于檢測表面積雪壓力的壓力傳感器。
【文檔編號】H02S40/12GK204231282SQ201420670234
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】朱美玲, 路進升, 張燕, 王偉, 雷振鋒, 江新峰, 朱翠麗, 申織華, 賀錦麗, 岳倩, 忽志敏, 牛高遠, 趙萌萌, 胡筱 申請人:許繼集團有限公司, 國家電網(wǎng)公司