一种单轴追踪式自清洁光伏发电装置的制作方法

本发明涉及光伏发电，具体公开了一种单轴追踪式自清洁光伏发电装置。

背景技术：

1、光伏板作为一种将光能转化为电能的发电设备，近些年来在全球范围内引起广泛的关注和应用。单轴追踪式的光伏组件相比较与传统固定式的光伏发电组件，能够随着太阳位置的变化进行太阳高度角的追踪调节，较大提高了光电转换效率；而与双轴追踪式光伏组件相比，其光电转换效率虽然有所降低，但是现有的双轴追踪式光伏组件均需要在每个独立的光伏板支架上设置两套动力调节单元以进行光伏板的角度调节，极大增加了光伏组件的制造和运行成本。

2、此外，影响光伏板光电转化效率的重要因素还包括光伏板表面的清洁程度。当光伏板表面附着的灰尘杂质较多时，会阻碍光线被光伏板充分接收，这导致传统的光伏板每隔一段时间需要进行表面清洁，使得整个光伏发电的运营成本增加。目前，市面上已经有部分固定式光伏组件在其表面设置清洁机构，但是清洁机构需要配套设置相应的驱动模块，导致整个光伏组件的制造成本进一步增加，并不适用于光伏板低成本、大面积的广泛应用。

3、例如申请号为2023218860897的实用新型专利就公开了一种配备有双l型清洁组件的光伏板，该光伏板的具体方案是在防护壳的上表面两端均开设安装槽，然后在安装槽中转动设置往复丝杆，两个往复丝杆的端部通过链条、齿轮等传动结构连接电机，然后在两个往复丝杆之间设置与之配合的毛刷组件。该光伏板通过上述往复丝杆的传动作用虽然能够实现毛刷组件的移动，从而实现对光伏板表面的清洁，但是该光伏板不仅需要设置相应的驱动模块，导致制造和运行成本增加，而且往复丝杆长期日晒雨淋，易导致表面生锈，运行一段时间后极易出现故障，使得整个清洁组件的运行并不稳定，其清洁效果并不理想。基于现有光伏发电组件的上述不足，本技术提出了一种单轴追踪式自清洁光伏发电装置，以实现在低制造成本和低运用成本的前提下，有效提高整个光伏组件的光电转换效率，并使其适用于大面积广泛应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种单轴追踪式自清洁光伏发电装置，以实现在兼具单轴追踪式光伏组件所有优点的前提下，能够在光伏板旋转追踪状态调整的过程中，自动完成对光伏板表面的清洁。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种单轴追踪式自清洁光伏发电装置，包括底座、光伏板支架和光伏板组件，多个所述光伏板组件并排安装在光伏板支架的上端，所述光伏板支架上设置有实现光伏板组件升降和旋转的第一传动组件和第二传动组件，每个所述光伏板组件上均设置有清理组件，所述清理组件包括沿光伏板组件上端左右移动设置的刷条，且刷条的下端设置有刷毛，所述刷条的两侧面分别连接有第一连接绳和第二连接绳，所述第一连接绳通过光伏板组件上右端的导线轮与底座固定连接，所述第二连接绳通过光伏板组件上左端的导线轮与绕绳轮相连接，所述底座上设置有绕绳轮架，所述绕绳轮架上通过扭簧转动连接有轮轴，所述绕绳轮与轮轴固定连接。

4、本发明公开的单轴追踪式自清洁光伏发电装置在夜间模式状态下，光伏板支架下降至最低，光伏板组件调节至水平状态，以降低风力对光伏板的影响。与此同时，由于扭簧对轮轴的作用会使得绕绳轮对第二连接绳进行收卷，从而使得清理组件中的刷条位于光伏板组件上表面的最左端，并且第一连接绳也处于绷直状态。

5、在太阳升起后（具体时间可以设置在早上6:00），整个单轴追踪式自清洁光伏发电装置配套的控制模块（图中未画出）发出控制指令使得光伏板支架先向上移动将光伏板组件提升至最高位置处，然后再将光伏板组件旋转调节至朝向太阳方向，并呈45-60°之间的倾斜角。

6、在光伏板组件向上移动的过程，由于第一连接绳长度不变且端部与底座固定连接，因此第一连接绳会对刷条产生克服第二连接绳的拉力向右移动，在刷条向右移动的过程中，其底部的刷毛能够自动对光伏板的上表面进行清扫。接着，在光伏板组件旋转调节的过程中，靠近第一连接绳一侧的光伏板组件会向上转动，从而使得第一连接绳继续对刷条产生拉力，刷条继续朝着光伏板的右端移动，直至光伏板旋转调节完成后，此时刷条会移动至光伏板的最右端，从而完成对光伏板表面的全部清扫动作，保证新的一天接收光照时光伏板表面的清洁效果。

7、此外，在光伏板组件追踪太阳进行反向旋转调节的过程中，刷条又会在第二连接绳的作用下逐步反方向向左移动，并在此移动过程中再次对光伏板的表面进行清洁。最后，在夜间时光伏板组件会在光伏板支架的作用下先回转至水平状态，然后再向下回缩至最低点即可。

8、作为上述方案的进一步设置，所述清理组件还包括与刷条平行且固定连接的喷淋管，所述喷淋管的下端通过第一单向阀连接有喷淋嘴，且喷淋管的端部连接有平行于刷条移动方向设置的波纹伸缩管，所述波纹伸缩管的端部与光伏板组件固定连接，且通过第二单向阀连接有进水软管，所述进水软管的端部连接有蓄水箱。

9、上述为清理组件的进一步改进设计，利用波纹伸缩管随刷条的移动进行拉伸和压缩来实现水的喷淋和抽吸。在光伏板组件在由夜间状态调整为一日清晨的最初状态过程中，使得对内部充满水的波纹伸缩管进行压缩，从而让波纹伸缩管内的水从喷淋嘴中喷洒到光伏板的上表面，并结合刷毛的作用同时实现对光伏板表面的喷淋和刷洗，提高对光伏板表面的清洁效果。又在光伏板由清晨的最初状态开始追踪太阳进行旋转调节过程，波纹伸缩管又能够随着刷条的移动开始伸长，从而将蓄水箱内部的水抽入以备下一日对光伏板表面的喷淋清洁。

10、作为上述方案的进一步设置，所述光伏板组件包括与光伏板支架固定连接的外框架，所述导线轮转动安装在外框架的左右两端，所述外框架的内部安装有光伏板，且光伏板与外框架的左右两端均预留一定距离形成清灰口。

11、作为上述方案的进一步设置，所述光伏板与外框架之间的清灰口间隙宽度设置在2~4cm之间。

12、上述光伏板组件的具体设计一方面能够方便将其与光伏板支架进行可拆卸连接，二方面两端预留的清灰口能够配合对刷毛对光伏板表面的清洁动作实现灰尘杂质的自动排落，避免残留在刷毛上。

13、作为上述方案的进一步设置，所述外框架的前后两侧面均开设有滑槽口，且滑槽口中固定设置有导向滑杆，所述刷条的两端均设置有伸入滑槽口中与导向滑杆相作用的滑块。上述通过滑槽口、导向滑杆以及滑块的设计能够保证刷条在光伏板上表面左右移动过程中的稳定性。

14、作为上述方案的进一步设置，光伏板支架包括多个并排固定在底座上的中空方钢，每个所述中空方钢中均插设有升降柱，所述升降柱的下端开设有矩形口，且矩形口的一侧内壁上设置有齿面，所述第一传动组件包括设置在中空方钢内部且与齿面相啮合的齿轮，每个所述齿轮上均连接有两端伸出中空方钢上轴承设置的转动杆，多个所述转动杆首尾依次连接固定，且其中一个转动杆上连接有第一电机。

15、上述光伏支架以及第一传动组件的设计，使得在第一电机的驱动作用下能够使得一排所有的升降柱沿着中空方钢的内腔稳定向上移动，实现所有光伏组件的同步升降调节，避免每个光伏板组件都需要配套一个动力驱动件所导致制造成本增加的问题出现。

16、作为上述方案的进一步设置，每个所述升降柱的顶端固定设置有轴承座，每个所述轴承座中均转动连接有插接套杆，相邻两个插接套杆之间设置有用于固定光伏板组件的安装托板，所述第二传动组件包括连接在最端部套接插杆上的第二电机。上述第二驱动组件的设计以及相邻两个光伏组件之间的连接，能够使得在第二电机的作用即可同步调节所有光伏板组件的倾斜角度，达到同步追踪的效果，同样每个光伏板组件都需要配套一个动力驱动件所导致制造成本增加的问题出现。

17、作为上述方案的进一步设置，所述第一电机和第二电机均为具有旋转角度精准控制和自锁功能的电机。上述第一电机和第二电机的具体选型能够在实现升降式光伏板支架的精准调节的前提下，还能在调节后保证其状态的稳定性。此外，第一电机和第二电机也可以采用其他形式的驱动件，如气缸配合传动结构或电机加蜗轮蜗杆传动结构等形式来替代。

18、作为上述方案的进一步设置，每个所述刷条上连接的第一连接绳和第二连接绳均为两个，两个所述第一连接绳和两个第二连接绳均与刷条侧面的前后两端相连接。上述第一连接绳和第二连接均采用两个的方式能够保证刷条被拉动过程中的稳定性，并避免当其中一个第一连接绳或第二连接断裂后整个清理组件动作的失效，具有更高的稳定性。

19、作为上述方案的进一步设置，所述第一连接绳和第二连接绳均为外表面包覆有耐腐蚀层的钢丝细绳。上述第一连接绳和第二连接绳的具体选型能够使其在具备耐腐蚀性能的前提下，还具有极低的拉伸变形率以及更高的抗断裂性能。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

21、本发明公开的单轴追踪式自清洁光伏发电装置仅由一个第一和第二传动组件来同步驱动多个成排设置的光伏板组件，使其同步完成对光伏板的升降和追踪调节，能够让整个装置在较低的制造成本和运行成本下，有效提高了光电转换效率，适用于光伏板大面积的铺装应用。

22、本发明进一步在光伏板组件上设置清理组件，并通过第一连接绳和第二连接绳对刷条的牵引作用，能够使得光伏板组件在由夜间状态调整为光伏发电的初始状态过程中，实现刷条沿着光伏板方向的移动，然后在刷毛的作用下实现对光伏板表面的自清洁；整个清理组件对光伏表面的清扫动作与光伏板随支架的调节过程联动，无需设置额外的驱动模块，从而实现了在制造成本和运行成本的前提下，提高了光伏板的光电转换效率，保证了光伏板的发电效果。

23、本发明还进一步对清理组件进行改进设计，利用波纹伸缩管随刷条的移动来实现自身的拉伸和压缩，在波纹伸缩管压缩过程中能够将内部填装的水从喷淋管上喷洒出来并与刷毛共同作用实现对光伏板表面的喷淋和刷洗，在拉伸过程中则将蓄水箱中的水进行抽吸备用；整个清理组件的进一步改进设计，实现了对光伏板表面的有效清洁，使得光伏板在每日发电的初始状态时均保证表面的清洁效果，进一步提高了光伏板的发电效果。