帶拉伸控制裝置的燈具光伏組件支架結構的制作方法

本發明涉及的是太陽能光伏組件的應用研究領域，特別涉及到帶拉伸控制裝置的燈具光伏組件支架結構。

背景技術：

在光伏產品的應用過程中，光伏板表面常有灰塵、樹葉以及冬天的積雪等遮擋物所覆蓋，而這些遮擋物會在光伏板表面產生熱斑，這種熱斑既降低了光伏板組件的輸出功率，還會降低太陽能光伏電池的使用壽命，尤其是光伏板表面被遮擋的面積同光伏組件的光電轉化量不成正比例，只要光伏板表面有相當少的一部分被遮擋，光伏板組件的整個光電轉化效率將受到很大的影響。其次，由于灰塵、樹葉等非均勻遮蔽光伏組件，不僅會降低輻射量，還會引起輻照量照射的不均勻，導致光伏組件失配，降低光伏發電輸出功率。許多學者在設計光伏組件的過程中，在光伏板串聯陣列中附加旁路二極管，使光伏板產生的多余電流通過旁路二極管而繞過電池，從而提高了光伏板電池的使用壽命，但該方法降低了光伏組件的光電轉化效率。也有學者在光伏板表面增加自動除塵裝制如吸塵刷來自動清除光伏板表面的被遮擋物，但其采用齒輪及皮帶結構設計，使得整個組件結構過于復雜、且其控制部分不夠精確，尤其是該方法難以實現光伏陣列最大功率點跟蹤的問題。基于此，提供結構簡單、控制更加靈活簡便、易于施工、成本經濟的一種帶拉伸控制裝置的燈具光伏組件支架結構將是本發明所追求的目標。

技術實現要素：

本發明提供的是一種帶拉伸控制裝置的燈具光伏組件支架結構，其目的旨在克服現有技術所存在的缺陷，并具有系統結構緊湊、安裝簡單、拉伸控制精準度高等特點，同時采用不同的控制驅動機構完成不同的功能，從而降低了整個驅動機構的耗電量。

本發明的技術解決方案：帶拉伸控制裝置的燈具光伏組件支架結構，其特征是包括光伏板精確傳動拉伸系統、刮刷工作系統：其中光伏板精確傳動拉伸系統中的光伏板連桿2與帶刮刷工作系統的光伏板1通過焊接相連。

本發明的優點：1）本系統利用了蝸輪-蝸桿機構和齒輪-齒條塊進行動力傳遞，光伏板在拉抻的過程中可以獲得平穩動力；

2）本系統中齒條塊不但承擔了傳遞動力的作用，而且齒條塊對系統有一個反饋作用；

3）全部零部件裝配在地面上的水平支撐架上，然后將整個系統安裝在垂直支撐架上即可，所以本系統結構緊湊，安裝簡單；

4）對于光伏板表面上比較輕小的遮擋物如灰塵、樹葉以及有厚重的積雪遮擋物，系統將采用不同的控制驅動機構進行清除，從而降低了整個驅動機構的耗電量；

5）整個支架結構集成了光伏板精確傳動系統和刮刷工作系統，可以實現光伏板在豎直平面內轉動以獲得更多光能，也能通過刮刷工作系統自行清理光伏板表面以提高清掃效率。

附圖說明

圖1是帶拉伸控制裝置的燈具光伏組件支架的結構示意圖。

圖2是光伏板動力供給運行簡圖。

圖3是限位裝置圖。

圖4是光伏板表面上壓力傳感器及刮刷位置圖。

圖5是單片機控制電路圖。

具體實施方式

如圖1所示，帶拉伸控制裝置的燈具光伏組件支架結構，其結構包括光伏板精確傳動拉伸系統、刮刷工作系統：其中光伏板精確傳動拉伸系統中的光伏板連桿2與帶刮刷工作系統的光伏板1通過焊接相連。

所述的光伏板精確傳動拉伸系統，其結構包括光伏板1、光伏板連桿2、齒條塊連桿3、齒條塊4、渦輪5、齒輪6、蝸桿7。

其中光伏板連桿2與光伏板1連接，光伏板連桿2與齒條塊連桿3連接，齒條塊連桿3與齒條塊4連接，齒條塊4與水平托架11相接，齒條塊4與齒輪6相接，渦輪5與蝸桿7相接，渦輪5連齒輪6。

實施（工作）時，光伏板連桿2與光伏板1通過焊接連接，光伏板連桿2的轉動帶動光伏板1轉動，光伏板連桿2與齒條塊連桿3,齒條塊連桿3與齒條塊4通過轉動副連接，齒條塊4與水平托架11組成移動副，齒條塊4與齒輪6組成齒輪副，齒輪6的轉動帶動齒條塊4移動，進行動力傳遞，渦輪5與蝸桿7組成蝸輪蝸桿傳動，渦輪5將動力傳遞給齒輪6，A電機8為拉伸系統提供動力，B電機14為刮刷系統提供動力。

所述的刮刷工作系統，其結構包括刮刷13、B電機14、蝸桿15、渦輪16、連桿17以及5個壓力傳感器18。其中，B電機14接蝸桿15，蝸桿15接渦輪16，渦輪16接連桿17，連桿17接刮刷13，5個壓力傳感器18固定在光伏板表面的四個角及板心位置上；B電機14接收到控制系統發出的信號后開始工作，帶動蝸桿15轉動，渦輪16在渦桿15帶動下也開始轉動，渦輪16又帶動連桿17運動，連桿17最終帶動刮刷13轉動，控制系統通過控制電機的正反轉來控制刮刷的行進進程和往復作業。

所述的光伏板拉伸動力供給系統A電機8接受到控制系統發送的信號后開始轉動，同時帶動蝸桿7同向轉動，通過蝸輪蝸桿系統，轉動方向轉換到渦輪5所在平面并帶動渦輪5轉動，渦輪5帶動齒輪6同軸轉動，齒輪6與齒條塊4組成齒傳動帶動齒條塊直線運動，如圖2所示。

所述的齒條塊帶動齒條塊連桿3在光伏板1與地面間從30度夾角b位置至90度夾角a位置間轉動，光伏板1、光伏板連桿2、齒條塊連桿3、齒條塊4、渦輪5、齒輪6、蝸桿7及A電機8組成光伏板精確傳動系統，齒條塊連桿3通過該傳動系統在單片機控制器9的控制下帶動光伏板1轉動。當齒條塊連桿運動到達a位置時光伏板與地面成90度夾角狀態，控制系統通過控制電機的反轉帶動齒條連桿返回到b位置，同時帶動光伏板與地面成30度夾角狀態；其中a與b的限制裝置如圖3所示。

由于灰塵、樹葉、積雪非均勻遮蔽光伏組件，不僅降低光伏板接受太陽光的輻射量，還會引起輻照量照射的不均勻，導致光伏組件失配，從而大大降低了光伏發電輸出功率。為此，對于灰塵及樹葉等輕小遮蔽物，系統將定時啟動刮刷系統給予清除，對于積雪等厚重遮蔽物，系統將啟動拉伸系統使光伏板平面垂直于地面，同時啟動刮刷系統給予清除，而系統何時啟動拉伸系統，將有光伏板表面5個壓力傳感器檢測有3個壓力傳感器超出預先設定的壓力值時，拉伸系統將自動啟動。因光伏板表面一般都是矩形結構，故刮刷系統刮板的長度同矩形板對角線等長，這樣才能使刮板清除光伏板表面任何遮蔽物，刮板初始位置在光伏板平面AB邊上，轉動到AD邊平行位置將精確停止，然后返回到初始位置，具體的刮板、壓力傳感器、光伏板位置關系如圖4所示。

所述的單片機控制器9用AT98C52單片機，AT98C52單片機通過P1口輸出占空比的方波信號給L298N，實現對電機調速，不管光伏板1表面是否有灰塵或輕小樹葉等遮擋物時，單片機控制器9每隔3小時啟動B電機 14（即圖5中的Moto1）帶動清掃刮刷13在光伏板上往復擺動一次，從而清掃偶爾落在光伏板表面上的灰塵或樹葉等輕小雜物；在光伏板表面的四個角及板心位置分別放置1個壓力傳感器MPX4115，如果其中有3個壓力傳感器探測到的壓力大于或等于設定的閾值時，單片機控制器9就驅動A電機8(即圖5中的Moto2)，使轉動裝置從a點到b點后，電機Moto2停止，此時光伏板表面基本垂直于地面，同時驅動電機Moto1帶動清掃刷在光伏板上往復擺動3個來回，最后再驅動電機Moto2的轉動裝置，從b點轉回到a點，使光伏板回到初始安裝的位置，從而完成對光伏板表面厚重雜物如積雪等的清掃，具體控制電路如圖5所示。