一种光伏综合控制系统

摘要

本发明的一种光伏综合控制系统，包括发电装置、蓄电池组和控制系统，控制系统包括单片机，发电装置包括底座、角度调整装置、太阳能电池、边框、清扫装置和光敏电阻，角度调整装置包括支柱、旋转台和抬头机构，支柱底端与底座固接，支柱上端与旋转台的底端连接，抬头机构连接旋转台和边框，边框内嵌有太阳能电池，边框一侧设有凹槽，凹槽内设有清扫装置，边框表面设有若干光敏电阻。通过调整太阳能电池追逐太阳光线，获得最大的照射面积，同时，利用清扫装置保证太阳能电池表面光滑整洁，提高转换效率。

权利要求

1.一种光伏综合控制系统，包括发电装置、蓄电池组和控制系统，其特征在于，所述的控制系统包括单片机，所述的发电装置包括底座、角度调整装置、太阳能电池、边框、清扫装置和光敏电阻，所述角度调整装置包括支柱、旋转台和抬头机构，所述支柱底端与底座固接，支柱上端与旋转台的底端连接，所述的抬头机构包括抬头电机、主动齿轮、主动轴、从动齿轮、从动轴，所述的主动轴设置在旋转台顶端的固定支架上，主动轴的一端与抬头电机的电机轴固接，主动齿轮设置在主动轴上，从动齿轮设置在从动轴上，主动齿轮和从动齿轮相啮合，从动轴的两端与边框固定连接，边框内嵌有太阳能电池，边框一侧设有凹槽，凹槽内设有清扫装置，边框表面设有若干光敏电阻，所述的清扫装置包括电动推杆，电动推杆设置在凹槽内的一端，电动推杆的前端与滑块固接，滑块上设有挡齿，所述挡齿与凹槽内壁上的滑道卡合，滑块顶端固定有带保护套的转向电机，转向电机的电机轴与转向轴套固接，转向轴套与清扫平台固接；所述的电动推杆、转向电机、旋转电机、抬头电机分别通过驱动电路与单片机连接；所述的发电装置还包括幕布遮盖装置，所述的幕布遮盖装置包括设置在表框上的幕布盒，所述的幕布盒内设有卷轴，卷轴上缠绕有幕布，卷轴一端与卷轴电机的电机轴固接，所述卷轴电机通过一个正反转驱动电路与单片机连接。

2.根据权利要求1 所述的一种光伏综合控制系统，其特征在于，所述的控制系统还包括状态监测模块，所述的状态监测模块利用电压表和电流表来监测太阳能电池和蓄电池组的状态数据。

3.根据权利要求1 所述的一种光伏综合控制系统，其特征在于，所述的发电装置还包括空气净化器，所述的空气净化器设置在边框的一个角上，所述空气净化器的出口朝向太阳能电池。

4.根据权利要求1 所述的一种光伏综合控制系统，其特征在于，所述的边框侧面设有排水口。

5.根据权利要求1 所述的一种光伏综合控制系统，其特征在于，所述光敏电阻的上表面设置有具有聚光功能的镜片。

6.根据权利要求1-5 任意一种权利要求所述的一种光伏综合控制系统，其特征在于，所述的清扫平台为内部中空的腔体结构，清扫平台的顶部设有入水口，清扫平台腔体内部设有滤水层，滤水层将腔体分为上储水层和下储水层，所述清扫平台的底部设有若干与下储水层连通的电磁喷头。

7.根据权利要求6 所述的一种光伏综合控制系统，其特征在于，所述的滤水层包括以下材料中的一种或多种：海绵、过滤布、过滤棉。

8.根据权利要求1-5 任意一种权利要求所述的一种光伏综合控制系统，其特征在于，所述的清扫平台的内部设有风道，清扫平台的顶部设有与风道连通的进风口，清扫平台底部设有若干连通风道的喷口。

9.根据权利要求1-5任意一种权利要求所述的一种光伏综合控制系统，其特征在于，所述的清扫平台的底部设有若干毛刷，所述清扫平台内部设有带动毛刷旋转的清扫电机。

说明书

一种光伏综合控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏综合控制系统。

背景技术

[0002] 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

[0003] 现在常用的光伏发电装置为固定式，一年四季平均每天只有大约3小时的太阳直射时间，和矿物能源、石油、水能、原子能等能源的转换效率相比，光伏能量的转换效率不能令人满意。而且，由于光电转换的主要部件太阳能电池必须裸露在外界环境中，因此很容易受到雨雪天气、雾霾、灰尘等状况的影响，目前的光伏发电装置需要人工进行维护，费时费力。

发明内容

[0004] 为解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种光伏综合控制系统，通过调整太阳能电池追逐太阳光线，获得最大的照射面积，解决了照射时间短而导致转换效率低的问题，同时，利用清扫装置，可以及时清扫太阳能电池表面，保证太阳能电池表面光滑整洁，提高转换效率。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明方案包括：一种光伏综合控制系统，包括发电装置、蓄电池组和控制系统，所述的控制系统包括单片机，所述的发电装置包括底座、角度调整装置、太阳能电池、边框、清扫装置和光敏电阻，所述角度调整装置包括支柱、旋转台和抬头机构，所述支柱底端与底座固接，支柱上端与旋转台的底端连接，所述旋转台能够在台体内部旋转电机的带动下沿水平方向360度旋转，所述的抬头机构包括抬头电机、主动齿轮、主动轴、从动齿轮、从动轴，所述的主动轴设置在旋转台顶端的固定支架上，主动轴的一端与抬头电机的电机轴固接，主动齿轮设置在主动轴上，从动齿轮设置在从动轴上，主动齿轮和从动齿轮相啮合，从动轴的两端与边框固定连接，边框内嵌有太阳能电池，边框一侧设有凹槽，凹槽内设有清扫装置，边框表面设有若干光敏电阻，所述的清扫装置包括电动推杆，电动推杆设置在凹槽内的一端，电动推杆的前端与滑块固接，滑块上设有挡齿，所述滑块能够通过挡齿沿着凹槽内壁上的滑道滑动，滑块顶端固定有带保护套的转向电机，转向电机的电机轴与转向轴套固接，转向轴套与清扫平台固接；所述的电动推杆、转向电机、旋转电机、抬头电机分别通过驱动电路与单片机连接。

[0006] 进一步的，所述的控制系统还包括状态监测模块，所述的状态监测模块利用电压表和电流表来监测太阳能电池和蓄电池组的状态数据。

[0007] 进一步的，所述的发电装置还包括幕布遮盖装置，所述的幕布遮盖装置包括设置在表框上的幕布盒，所述的幕布盒内设有卷轴，卷轴上缠绕有幕布，卷轴一端与卷轴电机的电机轴固接，所述卷轴电机通过一个正反转驱动电路与单片机连接。

[0008] 进一步的，所述的发电装置还包括空气净化器，所述的空气净化器设置在边框的一个角上，所述空气净化器的出口朝向太阳能电池。

[0009] 进一步的，所述的边框侧面设有排水口。

[0010] 进一步的，所述光敏电阻的上表面设置有具有聚光功能的镜片。

[0011] 进一步的，所述的清扫平台为内部中空的腔体结构，清扫平台的顶部设有入水口，清扫平台腔体内部设有滤水层，滤水层将腔体分为上储水层和下储水层，所述清扫平台的底部设有若干与下储水层连通的电磁喷头。

[0012] 进一步的，所述的滤水层包括以下材料中的一种或多种：海绵、过滤布、过滤棉。

[0013] 进一步的，所述的清扫平台的内部设有风道，清扫平台的顶部设有与风道连通的进风口，清扫平台底部设有若干连通风道的喷口。

[0014] 进一步的，所述的清扫平台的底部设有若干毛刷，所述清扫平台内部设有带动毛刷旋转的清扫电机。

[0015] 本发明的有益效果是：

[0016] 1、利用角度调整机构和算法的结合，可以准确的调整太阳能电池的角度，从而使得发电装置处于最佳发电角度，获得最大发电功率。

[0017] 2、边框侧面的排水口，能够迅速排出太阳能呢个电池表面的积水，防止水分长期集聚导致太阳能使用寿命损耗及光电转换效率的降低。

[0018] 3、设置了幕布遮盖装置，可以在阴天、雨雪、黑夜等没有阳光的情况下，降下幕布装置遮盖太阳能电池，防止太阳能电池被弄脏，影响转换效率。

[0019] 4、设置了清扫装置，可以根据时间设定等操作，对太阳能电池表面进行清扫作业，保证太阳能电池表面光滑、干净，保证太阳能呢个电池处于最佳转换效率。

[0020] 5、滤水层采用滤网、海绵等混合结构，可以对加到上储水层内的水进行过滤，防止杂物到达下储水层，因为带有杂物的水，一方面可能会堵塞喷头，另一方面，浑浊的水喷在太阳能电池表面，不仅无法清洗太阳能电池，水干以后还会在太阳能电池表面形成污垢层，严重影响光电转换效率。

[0021] 6、空气净化器的出口朝向太阳能电池，吸附雾霾中的污染物，不仅可以减少太阳能电池上方的颗粒，防止太阳光被颗粒散射，提高光线吸收的效率，也能大大延长太阳能电池吸附尘土、颗粒的时间，减少清扫次数。

附图说明

[0022] 图1是本发明系统的控制原理框图；

[0023] 图2是本发明发电装置的一种结构示意图；

[0024] 图3是本发明抬头机构的原理结构图；

[0025] 图4是本发明清扫装置一种实施方式的剖视结构示意图；

[0026] 图5是本发明清扫装置另一种实施方式的剖视结构示意图；

[0027] 图6是本发明清扫装置第三种实施方式的剖视结构示意图；

[0028] 图中：1底座，11螺栓，2角度调整装置，21支柱，22旋转台，23固定支架，24主动轴，25抬头电机，26主动齿轮，27从动齿轮，28从动轴，3边框，31凹槽，311滑道，32排水口，4清扫装置，41电动推杆，42滑块，43挡齿，44转向电机，441转向电机转轴，45保护套，46转向轴套，
47清扫台，471进水口，472上储水层，473滤水层，474下储水层，475喷头，476进风口，477风道，478喷口，479清扫电机，4710毛刷，5太阳能电池，6光敏电阻，7幕布遮盖装置，71幕布盒，
72卷轴电机，73幕布，8空气净化器。

具体实施方式

[0029] 以下结合附图对本发明的具体实施进行说明，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0030] 如图1所示一种光伏综合控制系统，包括发电装置、蓄电池组和控制系统。

[0031] 所述的控制系统包括单片机和状态监测模块，所述的单片机可以采用成熟的51系列单片机，所述的状态监测模块利用电压表和电流表，可以有效检测太阳能电池和蓄电池组两者分别在输入端、输出端的电压值和电流值，单片机可以根据电压值和电流值计算出太阳能电池的输出功率，从而监测发电装置的转换效率。

[0032] 如图2所示，所述的发电装置包括底座1、角度调整装置2、太阳能电池5、边框3、清扫装置4、光敏电阻6、幕布遮盖装置7、空气净化器8。

[0033] 其中，底座通过螺栓11固定在地面或屋顶等平面上，边框3主要是用来固定其它装置，太阳能电池5设置在边框3中间，边框有四条边，一条边上设有凹槽31，用来固定清扫装置，另一条边上用来固定幕布装置，剩余的两条边的表面设置光敏电阻6，边框的一个角上固定着空气净化器8，在边框的侧面还设有排水口32。因为光敏电阻的阻值变化是太阳能电池角度调整的前提，为了保证光敏电阻阻值变化的幅度，可以在光敏电阻的表面加装具有聚光作用的镜片，保证在光线较弱的时候，也能检测到光敏电阻的阻值变化。

[0034] 在所述角度调整装置2包括支柱21、旋转台22和抬头机构，所述支柱21底端与底座1固接，支柱21上端与旋转台22的底端连接，所述的旋转台内部为旋转电机，旋转电机下端的电机转轴与支柱活动连接，相对于支柱来说，旋转台能够在台体内部旋转电机的带动下沿水平方向360度旋转，所述的抬头机构包括抬头电机25、主动齿轮26、主动轴24、从动齿轮
27、从动轴28，如图3所示，所述的主动轴设置在旋转台顶端的固定支架上，主动轴的一端与抬头电机的电机轴固接，主动齿轮设置在主动轴上，从动齿轮设置在从动轴上，主动齿轮和从动齿轮相啮合，从动轴的两端与边框3固定连接。

[0035] 角度调整的原理为：多个光敏电阻选用同一型号，也就是说，在太阳光照射平均的情况下，所有光敏电阻的阻值应当近似相等，单片机会实时接收各个光敏电阻的阻值变化情况，计算出所有光敏电阻的平均值，然后利用角度调整装置调整太阳能电池的角度，由于太阳能电池位于光敏电阻构成的平面区域内，因此只要保证所有光敏电阻能够接近计算的平均值，太阳能电池板就会处在最大光照角度下。实际调整中，旋转电机在水平面方向上旋转，抬头电机通过正反转带动主动轴转动，主动齿轮与主动轴固定在一起，也会跟着旋转，从动齿轮与主动齿轮啮合，就会带动与之固接的从动轴转动，从动轴与边框固定为一体，边框的角度就会发生变化。

[0036] 所述的幕布遮盖装置7包括设置在表框上的幕布盒71，所述的幕布盒内设有卷轴，卷轴上缠绕有幕布，卷轴一端与卷轴电机的电机轴固接，所述卷轴电机72通过一个正反转驱动电路与单片机连接。在卷轴电机带动下，卷轴会展开和卷起幕布，实现对太阳能电池的遮盖与否。

[0037] 所述的清扫装置4包括电动推杆41，电动推杆设置在凹槽内的一端，电动推杆的前端与滑块42固接，如图4-图6所示，滑块42上设有挡齿43，所述滑块能够通过挡齿卡在凹槽31内壁的滑道311内进行滑动，滑块顶端固定有带保护套45的转向电机44，转向电机44的转向电机转轴441与转向轴套46固接，转向轴套与清扫平台47固接。为了保护清扫装置，可以在清扫装置外部设置一个防护罩。

[0038] 清扫装置的运行原理为：在不使用时，清扫平台与凹槽平行，执行清扫命令时，转向电机带动清扫平台旋转90度，使得清扫平台与凹槽垂直，然后在电动推杆带动下，清扫平台经过整个太阳能电池表面，利用不同原理对太阳能电池表面进行清扫。

[0039] 在上述基础上，利用不同的原理，本发明提供了以下三种具体清扫平台的结构。分别为：

[0040] 第一种结构，如图4所示，利用的是喷水来清扫，所述的清扫平台47为内部中空的腔体结构，清扫平台的顶部设有入水口471，清扫平台腔体内部设有滤水层473，滤水层将腔体分为上储水层472和下储水层474，所述清扫平台的底部设有若干与下储水层连通的电磁喷头475。在此结构设置中，滤水层采用滤网、海绵等混合结构，可以对加到上储水层内的水进行过滤，防止杂物到达下储水层，因为带有杂物的水，一方面可能会堵塞喷头，另一方面，浑浊的水喷在太阳能电池表面，不仅无法清洗太阳能电池，水干以后还会在太阳能电池表面形成污垢层，严重影响光电转换效率。为了保证过滤效果，过滤层可以设计成抽屉结构，能够从清扫平台内抽出，方便清洗或更换。

[0041] 第二种结构，如图5所示，所述的清扫平台的内部设有风道477，清扫平台的顶部设有与风道连通的进风口476，清扫平台底部设有若干连通风道的喷口478。

[0042] 第三种结构，如图6所示，所述的清扫平台的底部设有若干毛刷4710，所述清扫平台内部设有带动毛刷旋转的清扫电机479。

[0043] 以上三种结构的清扫平台，既可以单独存在，也可以将三种结构相互搭配使用，比如，三种平台同时存在，这样一来，就可以执行以下操作：首先，利用毛刷将太阳能电池表面的尘土清扫一遍，然后在喷水清理，最后利用吹风快速风干。

[0044] 针对现在雾霾情况比较严重的问题，我们加装了空气净化器，空气净化器又称“空气清洁器”、空气清新机、净化器，是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物(一般包括PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等)，有效提高空气清洁度的产品，主要分为家用、商用、工业、楼宇。空气净化器中有多种不同的技术和介质，使它能够向用户提供清洁和安全的空气。常用的空气净化技术有：吸附技术、负(正)离子技术、催化技术、光触媒技术、超结构光矿化技术、HEPA高效过滤技术、静电集尘技术等；材料技术主要有：光触媒、活性炭、合成纤维、HEAP高效材料、负离子发生器等。现有的空气净化器多采为复合型，即同时采用了多种净化技术和材料介质。

[0045] 在使用时，所述空气净化器的出口朝向太阳能电池，吸附雾霾中的污染物，不仅可以减少太阳能电池上方的颗粒，防止太阳光被颗粒散射，提高光线吸收的效率，也能大大延长太阳能电池吸附尘土、颗粒的时间，减少清扫次数。

[0046] 应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，这些均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。