适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置，包括用于贴附在光伏组件上的发热膜，所述光伏组件上还设有用于清扫表面积雪的清扫组件，所述清扫组件包括沿光伏组件延伸方向或垂直于其延伸方向设置的扫雪刷，所述扫雪刷通过传动机构与驱动清扫组件移动的电机相连接。本实用新型的自动除雪装置首先利用位于光伏组件上的发热膜进行融雪，避免结冰对雪刷的影响，在发热膜融雪的基础上利用扫雪刷进行清扫积雪，提高工作效率，该装置高寒地区冰雪封冻的情形，光伏组件的倾角为任意值，控制模式多样，扫雪效率高，避免多余的耗电，延长使用寿命；可靠性高，抗干扰强，操作使用方便，经济适用。
【专利说明】适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置。
【背景技术】
[0002]随着能源危机的日益凸显，人类对于新能源的开发应用越来越受到重视，其中光伏产业作为技术比较成熟的新能源，具有取之不尽用之不竭、区域范围限制小的特点，已成为最具前途的新能源之一，成为关注的热点。
[0003]而安装在高寒地区的光伏组件常受到冰雪的覆盖，这些地区低温较低，冰雪融化时间长。由于光伏组件长时间被冰雪覆盖，屋顶光伏电站不能正常工作，发电效率下降，影响设备寿命，并使光伏支架承受严重的冰雪负荷，如果不能实现及时除雪，光伏电站将面临系统崩溃的危险，严重情况下可能面临房屋坍塌的灾难，因此，在高寒地区及时除去屋顶的积雪对于提高屋顶光伏电站寿命和效率起到至关重要的作用。
[0004]中国专利申请号为201310563850.0的中国实用新型专利申请公开了一种太阳能晶体硅光伏组件自动除雪方法及除雪装置，该装置包括发热膜、蓄电池、控制器和光敏感应器。光敏感应器对外部环境进行检测并输出电信号至控制器；控制器对光伏组件发出的电流进行检测，以此判断光伏组件的表面是否有冰雪层覆盖，启动发热膜对组件进行积雪清扫。该技术存在光伏组件与水平面的夹角>30°、需要能耗多、所配置的蓄电池比较大的缺陷。
[0005]另外，在行业内还存在一种用于刮除光伏组件表面冰雪层的类此汽车雨刷的机械装置，但是在高寒地区及冰雪层较厚时该机械装置无法正常工作。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置，以解决现有光伏除雪装置对光伏组件与水平面的夹角受限制、需要能耗多的问题。
[0007]为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是:一种适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置，包括用于贴附在光伏组件上的发热膜，所述光伏组件上还设有用于清扫表面积雪的清扫组件，所述清扫组件包括沿光伏组件延伸方向或垂直于其延伸方向设置的扫雪刷，所述扫雪刷通过传动机构与驱动清扫组件移动的电机相连接。
[0008]所述传动机构包括垂直于扫雪刷延伸方向并设置于光伏组件边缘处的两条导轨，导轨的两端处设有导轨卡槽，每条导轨均通过对应的导轨卡槽布置一条传动链条，所述扫雪刷的两端分别固定在两条传动链条上；所述传动链条包括分别装配在两个导轨卡槽中的主动链轮和被动链轮，其中一个主动链轮与电机连接，两主动链轮之间通过传动轴传动连接。
[0009]所述发热膜贴设于光伏组件的背板上。
[0010]所述发热膜和电机由光伏组件或蓄电池供电。
[0011 ] 光伏组件与水平面的倾角为任意值。
[0012]该装置还包括设置在光伏组件对应位置上用于检测光照强度的光敏传感器和用于检测表面积雪压力的压力传感器。
[0013]本实用新型的自动除雪装置首先利用位于光伏组件上的发热膜进行融雪，避免结冰对雪刷的影响，在发热膜融雪的基础上利用扫雪刷进行清扫积雪，提高工作效率，该装置高寒地区冰雪封冻的情形，光伏组件的倾角为任意值，控制模式多样，扫雪效率高，避免多余的耗电，延长使用寿命；可靠性高，抗干扰强，操作使用方便，经济适用。
[0014]将发热膜设置于光伏组件的背板上，以避免对光照强度的影响造成发电效率的下降。
[0015]将多个压力传感器和光敏传感器设置于光伏组件的背板上，既可以避免其被冰雪覆盖，同时多个传感器与控制器配合进行准确的判断是否被冰雪覆盖，增强判断的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型自动除雪装置的结构原理框图；
[0017]图2是清扫系统中清扫装置的工作示意图；
[0018]图3为本实用新型清扫装置链条传动结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。
[0020]如图1所示为本实用新型适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置实施例的结构原理框图，由图可知，该装置包括用于贴附在光伏组件上的发热膜，光伏组件上还设有用于清扫表面积雪的清扫组件，清扫组件包括沿光伏组件延伸方向或垂直于其延伸方向设置的扫雪刷，扫雪刷通过传动机构与驱动清扫组件移动的电机相连接，该扫雪刷为毛刷，具有朝向光伏组件的工作面。
[0021]本实施例的发热膜贴设于光伏组件的背板上，发热膜和电机由光伏组件或蓄电池供电。
[0022]如图2所不，本实施例的传动机构包括垂直于扫雪刷2延伸方向并设置于光伏组件1边缘处的两条导轨3，导轨的两端处设有导轨卡槽，每条导轨均通过对应的导轨卡槽布置一条传动链条4，扫雪刷的两端分别固定在两条传动链条上；如图3所示，传动链条包括分别装配在两个导轨卡槽中的主动链轮41和被动链轮42，其中一个主动链轮与电机连接，两主动链轮41之间通过传动轴传动连接，传动轴由电机通过齿轮驱动机构驱动,此处的电机为二维异步电机，增大了雪刷清扫的范围，根据实际需要满足不同的需要，控制模式多样。
[0023]该装置还包括设置在光伏组件对应位置上用于检测光照强度的光敏传感器和用于检测表面积雪压力的压力传感器，本实施例是在组件的背板下设置多个压力传感器和光敏传感器，既可以避免其被冰雪覆盖，同时多个传感器与控制器配合进行准确的判断是否被冰雪覆盖，增强判断的准确性。
[0024]将压力传感器和光敏传感器分别安装在屋顶光伏组件的不同位置，各个压力传感器和光敏传感器分别检测屋顶光伏组件相应地方积雪压力和光照情况，并转化为电信号传送至主控单元。主控单元分别计算积雪压力和光照强度，结果大于设定值时，主控单元将电信后传送至发热膜控制器和电机控制器进行相应指令的执行。
[0025]本实用新型的工作原理:光伏组件与水平面的倾角为任意值的情况下，将该自动除雪装置均布于各个区域的光伏组件上，通过控制系统对相应的组件进行控制，该控制系统包括主控单元、发热膜控制器、电机控制器及充放电控制器，该充放电控制器用于控制光伏组件对蓄电池的充电和蓄电池的放电，具体除雪过程如下:
[0026](1)下雪、光照较弱(夜晚、阴雨天)时:光伏组件被雪覆盖不能进行有效的发电，多个压力传感器传出被雪覆盖的电信号，光敏传感器传出光照强度大小的信号，主控单元对压力传感器和光敏传感器的信号进行判断，判断结果为光伏组件无法进行正常发电，因此，该主控单元就不给发热膜控制器和电机控制器发出启动自动除雪的指令。
[0027](2)光伏组件有积雪覆盖但光照强度较高时:多个压力传感器传出被雪覆盖的电信号，光敏传感器传出光照强度大小的信号，主控单元对压力传感器和光敏传感器的信号进行判断，判断结果为光伏组件有条件进行发电，但是由于被雪覆盖所以无法正常发电时，主控单元给发热膜控制器和电机控制器发送启动自动除雪的指令。
[0028]此时，主控单元首先判断光伏组件是否能为发热膜供电，如果可以，通过充放电控制器闭合继电器开关K1，由光伏组件为发热膜供电，如果不能，则闭合继电器开关K2，启动蓄电池为发热膜供电使其发热。另外，在光伏组件能够发电时，同时在光伏组件为发热膜供电的同时也为蓄电池进行充电。
[0029]加热一段时间(大概5分钟)后，冰雪将近融化，电机控制器控制电机启动扫雪刷清扫光伏组件上剩余的积雪，此时仍由主控单元选择光伏组件或蓄电池为电机供电，在融雪的基础上，利用扫雪刷清扫积雪，从而实现对整个光伏方阵的积雪清理。
[0030]当积雪清理完毕后，压力传感器和光敏传感器向主控单元传送无积雪覆盖的信号，主控单元发出停止积雪清理的信号，通过充放电控制器断开光伏组件与蓄电池的继电器K1和K2，减少多余的耗电。
[0031]本实用新型的自动除雪装置采用压力传感器和光敏传感器检测外部环境传送到主控单元进行判断是否发出自定扫雪指令，采用多个压力传感器分散布局，并通过主控单元的计算，抗干扰性强，并且使用起来可靠性高；采用光敏传感器传输光照强度信号，在光照强度大于标准光照强度后且压力传感器传送的积雪覆盖信号大于设定值时才启动自动除雪指令。首选光伏组件作为电源，在光照满足一定的要求时进行积雪的清扫可以充分利用光伏组件发电，在光伏组件无法发电的情况下利用蓄电池的电量启动除雪装置，减少配置蓄电池的容量、提高蓄电池的使用寿命。
[0032]以上实施例仅用于帮助理解本实用新型的核心思想，不能以此限制本实用新型，对于本领域的技术人员，凡是依据本实用新型的思想，对本实用新型进行修改或者等同替换，在【具体实施方式】及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置，包括用于贴附在光伏组件上的发热膜，其特征在于:所述光伏组件上还设有用于清扫表面积雪的清扫组件，所述清扫组件包括沿光伏组件延伸方向或垂直于其延伸方向设置的扫雪刷，所述扫雪刷通过传动机构与驱动清扫组件移动的电机相连接。
2.根据权利要求1所述的适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置，其特征在于:所述传动机构包括垂直于扫雪刷延伸方向并设置于光伏组件边缘处的两条导轨，导轨的两端处设有导轨卡槽，每条导轨均通过对应的导轨卡槽布置一条传动链条，所述扫雪刷的两端分别固定在两条传动链条上；所述传动链条包括分别装配在两个导轨卡槽中的主动链轮和被动链轮，其中一个主动链轮与电机连接，两主动链轮之间通过传动轴传动连接。
3.根据权利要求1所述的适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置，其特征在于:所述发热膜贴设于光伏组件的背板上。
4.根据权利要求1所述的适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置，其特征在于:所述发热膜和电机由光伏组件或蓄电池供电。
5.根据权利要求1所述的适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置，其特征在于:光伏组件与水平面的倾角为任意值。
6.根据权利要求1?5任意一项所述的适用于高寒地区屋顶光伏电站的自动除雪装置，其特征在于:该装置还包括设置在光伏组件对应位置上用于检测光照强度的光敏传感器和用于检测表面积雪压力的压力传感器。
【文档编号】H02S40/12GK204231282SQ201420670234
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】朱美玲, 路进升, 张燕, 王伟, 雷振锋, 江新峰, 朱翠丽, 申织华, 贺锦丽, 岳倩, 忽志敏, 牛高远, 赵萌萌, 胡筱 申请人:许继集团有限公司, 国家电网公司