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1、(10)申请公布号 CN 103846244 A (43)申请公布日 2014.06.11 CN 103846244 A (21)申请号 201410088546.7 (22)申请日 2014.03.12 B08B 3/02(2006.01) H01L 31/04(2014.01) (71)申请人 长春工业大学 地址 130012 吉林省长春市朝阳区延安大街 2055 号 (72)发明人 魏巍 薛鹏 卢秀和 姜长泓 未来 (54) 发明名称 自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统 (57) 摘要 本发明提供一种自主式太阳能电池板多功 能一体化清洁系统， 包括用于将太阳能电池表面 的冰雪融化的融。
2、雪加热系统 ； 用于清除太阳能电 池表面灰尘的清洁喷淋系统 ； 用于为融雪加热系 统、 清洁喷淋系统、 微机系统提供不同工作电压的 电源变化器 ； 以及用于对清洁喷淋系统、 融雪加 热系统和电源变化器三环节实施闭环控制的微机 系统。 本发明提高了太阳能电池板光电转换效率、 延长了其使用寿命。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103846244 A CN 103846244 A 1/1 页 2 1. 一种自主式太阳能电池板多功能一体。
3、化清洁系统， 其特征在于， 包括用于将太阳能 电池表面的冰雪融化的融雪加热系统 ； 用于清除太阳能电池表面灰尘的清洁喷淋系统 ； 用 于为融雪加热系统、 清洁喷淋系统、 微机系统提供不同工作电压的电源变化器 ； 以及用于对 清洁喷淋系统、 融雪加热系统和电源变化器三环节实施闭环控制的微机系统。 2. 根据权利要求 1 所述的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 其特征在于， 所述电源变化器包括可输出三项电压的可控功率器件、 电压传感器、 电压检测电路、 驱动电 路 ； 所述可控功率器件的输入为太阳能电池板汇流排处的直流电压， 其输出为三向电压分 别用于为清洁喷淋系统、 融雪加热系统、 微机。
4、系统提供不同的工作电压 ； 所述电压传感器连 接在太阳能电池板汇流排处， 用于检测汇流排处的直流电压信号， 然后将检测到的直流电 压信号通过电压检测电路输送给微机系统， 微机系统根据接收到的电压信号与预先设定的 电压进行比较处理运算， 然后通过驱动电路来调节可控功率器件的输出电压， 使其输出电 压稳定。 3. 根据权利要求 2 所述的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 其特征在于， 所述融雪加热系统包括不遮挡光电池阵列外围的含有加热丝的加热丝贴膜、 设置在太阳能 电池板下边缘的温度传感器， 温度传感器连接温度检测电路， 温度检测电路与微机系统连 接 ； 所述加热丝贴膜与加热控制电路连接，。
5、 加热控制电路一路与微机系统连接， 一路与可控 功率器件连接。 4. 根据权利要求 3 所述的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 其特征在于， 所述温度传感器采用 Cu 或 Pt 传感器。 5. 根据权利要求 1 所述的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 其特征在于， 所述清洁喷淋系统包括均匀布置有小孔的喷管， 喷管连接有软管， 软管与喷泵连接， 喷泵与 储水容器连接， 所述喷泵还与喷泵控制电路连接， 喷泵控制电路一路与微机系统连接， 用于 根据微机系统接收到的太阳能电池板汇流排处的直流电压信号决定是否开启喷泵， 喷泵控 制电路另一路与可控功率器件连接。 6. 根据权利要求 5 所。
6、述的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 其特征在于， 所述清洁喷淋系统还包括设置在储水容器内的水位检测传感器， 所述水位检测传感器与水 位检测电路连接， 水位检测电路与微机系统连接。 7. 根据权利要求 5 或 6 所述的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 其特征在 于， 所述喷管通过金属卡子平行固定在太阳能电池板的上侧。 权 利 要 求 书 CN 103846244 A 2 1/4 页 3 自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统 技术领域 0001 本发明涉及光伏发电领域， 特别涉及一种自主式太阳能电池板多功能一体化清洁 系统。 背景技术 0002 随着国家对光伏等新能源事业发展。
7、上的政策性支持， 近几年太阳能发电技术以及 相应的微电网技术等均得到了飞速的发展和普及， 也使人们对太阳能电池板的能量转换效 率以及基板除尘保护等防护措施的研究逐渐引起广泛的重视， 也相应有一些专利和产品陆 续呈现出来。 0003 发展光伏新能源事业， 是事关抵御化石能源危机、 减少大气污染、 有利于节能减排 事业发展的一项重要国策。 而光伏电池板是设置在户外无遮盖的露天式新能源感光发电系 统， 受天气， 风尘以及日益增多的雾霾气候的影响极大， 特别因长时间暴露在户外环境中， 太阳能电池板表面经常堆积许多灰尘以及冬季还会有冰雪等覆盖物， 另外， 有的出于有利 于接收光照和安全等考虑， 太阳能电。
8、池板又多矗立于一定高度(比如屋顶)的位置上， 不便 于人工直接清扫， 这些原因都直接关系到太阳能电池板光电转换效率和使用寿命等问题。 发明内容 0004 本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷， 提供对太阳能电池板进行自主 式加热融冰雪、 喷淋除尘、 电源变换、 信息检测等多功能于一体化太阳能电池板清洁系统。 0005 一种自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 包括用于将太阳能电池表面的 冰雪融化的融雪加热系统 ； 用于清除太阳能电池表面灰尘的清洁喷淋系统 ； 用于为融雪加 热系统、 清洁喷淋系统、 微机系统提供不同工作电压的电源变化器 ； 以及用于对清洁喷淋系 统、 融雪加热系统和电。
9、源变化器三环节实施闭环控制的微机系统。 0006 进一步地， 如上所述的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 所述电源变 化器包括可输出三项电压的可控功率器件、 电压传感器、 电压检测电路、 驱动电路 ； 所述可 控功率器件的输入为太阳能电池板汇流排处的直流电压， 其输出为三向电压分别用于为清 洁喷淋系统、 融雪加热系统、 微机系统提供不同的工作电压 ； 所述电压传感器连接在太阳能 电池板汇流排处， 用于检测汇流排处的直流电压信号， 然后将检测到的直流电压信号通过 电压检测电路输送给微机系统， 微机系统根据接收到的电压信号与预先设定的电压进行比 较处理运算， 然后通过驱动电路来调节可控功率。
10、器件的输出电压， 使其输出电压稳定。 0007 进一步地， 如上所述的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 所述融雪加 热系统包括不遮挡光电池阵列外围的含有加热丝的加热丝贴膜、 设置在太阳能电池板下边 缘的温度传感器， 温度传感器连接温度检测电路， 温度检测电路与微机系统连接 ； 所述加热 丝贴膜与加热控制电路连接， 加热控制电路一路与微机系统连接， 一路与可控功率器件连 接。 0008 进一步地， 如上所述的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 所述温度传 说 明 书 CN 103846244 A 3 2/4 页 4 感器采用 Cu 或 Pt 传感器。 0009 进一步地， 如上所述。
11、的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 所述清洁喷 淋系统包括均匀布置有小孔的喷管， 喷管连接有软管， 软管与喷泵连接， 喷泵与储水容器连 接， 所述喷泵还与喷泵控制电路连接， 喷泵控制电路一路与微机系统连接， 用于根据微机系 统接收到的太阳能电池板汇流排处的直流电压信号决定是否开启喷泵， 喷泵控制电路另一 路与可控功率器件连接。 0010 进一步地， 如上所述的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统， 所述清洁喷 淋系统还包括设置在储水容器内的水位检测传感器， 所述水位检测传感器与水位检测电路 连接， 水位检测电路与微机系统连接。 0011 进一步地， 如上所述的自主式太阳能电池板多功能。
12、一体化清洁系统， 所述喷管通 过金属卡子平行固定在太阳能电池板的上侧。 0012 本发明具有以下优势 ： 0013 1. 通过设置的温度和电压传感器能检测和分析光电池基板表面覆盖物的情况， 用 于自动启停清洁系统的工作。 0014 2. 通过敷设的加热元件和控制系统， 可解决冬季特别是有冰雪覆盖物时的加热融 化除尘问题。 0015 3. 通过敷设的喷淋系统， 可解决尘埃类覆盖物的清洁问题。 0016 4. 通过敷设的电源变换装置， 可解决不需外设电压， 只有光电池变换供给清洁系 统电源的问题。 0017 5. 通过微机系统， 实现自主式加热、 喷淋等闭环控制问题。 0018 6、 提高了太阳能。
13、电池板光电转换效率、 延长了使用寿命。 附图说明 0019 图 1 本发明自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统结构示意图。 0020 附图标记 ： 0021 1- 喷管， 2- 软管， 3- 手动水阀， 4- 金属卡子， 5- 喷泵， 6- 储水容器， 7- 水位检测传 感器， 8- 水位检测电路， 9- 喷泵控制电路， 10- 太阳能电池板， 11- 汇流排， 12- 电压传感器， 13-电压检测电路， 14-可控功率器件， 15-加热丝贴膜， 16-温度传感器， 17-温度检测电路， 18- 加热控制电路， 19-A/D 转换器， 20- 内置控制程序， 21- 微机系统， 22-I/O。
14、 输出口， 23- 驱 动电路。 具体实施方式 0022 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面本发明中的技术方案进行清 楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0023 图1本发明自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统结构示意图， 如图1所示， 本发明提供的自主式太阳能电池板多功能一体化清洁系统主要包括 ： 清洁喷淋系统， 融雪 加热系统， 电源变换器以及对融雪加热系统、 清洁喷淋系统和电源变换器三环节实施闭环。
15、 说 明 书 CN 103846244 A 4 3/4 页 5 控制的微机系统等四部分。 0024 其中， 微机系统 21 包括 A/D 转换器 19、 I/O 输出口 22 和内置控制程序 20， 该微机 系统 21 能实现进行温度、 水位和电压检测信号的变换、 比较处理、 对加热丝贴膜 15、 喷泵 5 以及电源变换器等三个环节的控制输出以及水位和光电池输出电压初始值的设定等功能。 0025 所述太阳能电池板是本清洁系统所进行清洁除尘的对象， 是用户光伏发电系统的 前端环节， 所述清洁喷淋系统属于一个自动闭环控制系统， 通过检测到太阳能电池板输出 电压的情况以及结合光照自然时间， 判别出电。
16、池板表面的尘埃清洁程度， 由微机系统自动 控制实现对太阳能电池板表面的自主喷淋和除尘处理。 所述的清洁喷淋系统包括硬塑质的 喷管 1、 软管 2、 手动水阀 3、 喷泵 5、 储水容器 6、 水位检测传感器 7、 水位检测电路 8。所述硬 塑质的喷管 1、 与喷管 1 连接的手动水阀 3、 与手动水阀 3 连接的软胶类连接软管 2、 软管 2 连接喷泵5， 喷泵5与储水容器6连接， 水位检测传感器7置于储水容器6的内壁上， 水位检 测传感器 7 与水位检测电路 8 连接， 水位检测电路 8 与微机系统 21 的 I/O 输出口 22 连接 ； 所述清洁喷淋系统的控制信号来自微机系统 21 的 。
17、I/O 输出口 22， 初次工作时， 先通过微机 最小系统21的内置控制程序20设定最低的水位高度， 在长期正常工作中， 如果没有改变储 水容器的大小， 可不必再次设定， 此目的是避免因储水容器水位不够而出现喷泵 5 空转烧 毁马达的现象出现。 0026 所述电源变化器包括电压传感器12、 电压检测电路13、 驱动电路23可输出三项电 压的可控功率器件 14 以及电子类器件组成的 DC/DC 变换电路 ； 所述可控功率器 14 件采用 占空比的控制方式， 输出三项不同的电压分别对应供给清洁喷淋系统、 融雪加热系统、 电源 变换器 ； 所述电压传感器 12 将检测的输入电压值输入给微机系统 21。
18、 的 A/D 转换器 19， 经 过微机系统 21 的 CPU 的运算处理， 由 I/O 输出口 22 输出占空比可调的控制信号， 再通过驱 动电路23对可控功率器件14进行闭环调节控制， 从而实现三路直流输出电压， 分别稳定为 5V、 12V 和 24V， 以保证微机系统， 21、 喷泵控制电路 9 和加热控制电路 18 三个环节所需的工 作电源。所述驱动电路 23 用于根据微机系统 21 接收到的汇流排处输出直流电压信号来 调节可控功率器件 14， 使可控功率器件 14 输出的三项电压稳定 ； 本发明通过设置在太阳能 电池板输出端的汇流排 11 处电压传感器 12， 检测出太阳能电池板输出。
19、电压的变化情况， 如 输出电压低于某个设定值 ( 此值可通过内置控制程序人为设定， 一般初值设为额定输出的 60-70 )， 再结合微机最小系统 21 中设定的时钟， 综合间接识别出太阳能电池表面尘埃的 情况， 通过微机最小系统 21 自主控制喷泵马达是否启动工作， 达到自动喷淋除尘的目的。 0027 所述融雪加热系统属于一个自动闭环控制系统， 通过检测到的太阳能电池板 10 表面的温度和结合太阳能电池板 10 输出电压的情况， 判别出太阳能电池板 10 表面的结冻 以及冰雪覆盖程度， 由微机系统21自动控制实现对太阳能电池板10表面冰雪的加热处理。 所述的融雪加热系统包括含有加热丝的加热丝的。
20、贴膜 15、 加热控制电路 18、 温度传感器 16 以及温度检测电路 17。所述的融雪加热系统通过温度传感器 16 检测的太阳能电池板表面 的温度， 根据检测到的表面温度由软件间接识别出电池板表面结冻和覆盖物的情况， 再通 过于微机系统21的设定温度进行比较， 由微机系统21的I/O输出口22向加热控制电路18 发出是否启动加热融冰雪的指令信号。所述含加热丝的加热丝贴膜 15 敷设在不遮挡光电 池阵列的外围， 且整板加热丝相通， 加热丝控制电路 18 由可控继电器组成， 温度传感器 16 采用 Cu 或 Pt 传感器， 设置在电池板的下方边缘处。 说 明 书 CN 103846244 A 5。
21、 4/4 页 6 0028 本发明所述电源变换器的输入取自就地的太阳能电池板汇流排 11 处的直流电 压， 可控功率器件内部组成三路 ckuk 类 DC/DC 斩波电路， 并带有稳压限流保护功能， 电源 变换器的控制信号来自微机系统 21 的 I/O 输出口 22， 三路输出电压等级分别为 5V、 12V 和 24V， 用于和微机系统 21 的 CPU、 加热控制电路 18 以及喷泵控制电路 9 的电源接线端相接， 为三个环节分别提供工作电源。 0029 所述微机系统 21 系统实现对温度和电压检测信号的处理， 控制运算， 温度、 水位 和电压给定信号的设定， 用于识别白天和夜晚的时钟功能实现。
22、， 以及对清洁喷淋系统、 融雪 加热系统和电源变换器三个环节控制信号的输出等。 0030 本发明在太阳能电池板 10 的上边缘安装两个金属卡子 4， 所述硬塑质喷管 1 敷设 在金属卡子中间， 其直径在 3-5， 喷管 1 下侧开有均匀的小喷孔 ( 喷孔数量依太阳能电 池板的长度而定)， 喷管1一端用软质材料密封， 另一端安装一个两通的旋柄式手动水阀3， 手动水阀 3 另一端由 3-5 软管 2 连接到设置在背面的喷泵 5 出水口。 0031 本发明在太阳能电池板 10 的下边缘适当位置设置一个铜电阻温度传感器 16， 由 太阳能电池板 10 的汇流排 11 引出直流电源至可控功率器件 14。。
23、 0032 所述喷泵 5 选用 12V 直流供电的马达， 进水端插入储水容器 6 中靠近底部的位置， 出水口一端与软管2连接。 储水容器6可由薄铁皮焊制而成或直接选用硬塑材质的塑料桶， 容积 20 立升以上， 夏季装入干净水， 冬季可装入含有防冻液的溶液， 所述水位检测传感器 7 安装在储水容器6的侧壁上， 所述水位检测传感器7为干簧类水位传感器， 以开关量形式输 出。 0033 所述微机系统装入预先制好的可防雨水得封闭控制盒内， 并将控制盒放置在太阳 能电池板附近较安全的地方即可。 0034 最后应说明的是 ： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制 ； 尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替 换 ； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。 说 明 书 CN 103846244 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103846244 A 7 。