随着国家对新能源的大力推广,全国各地新建了大量的太阳能光伏电站。太阳能电池板表面积灰,将导致其光伏转换率下降,因此需要定期清扫。在沙漠、荒坡、建筑屋顶等不便于人工维护的地方,人工清扫存在成本较高、安全性不足、清扫效率低下的问题。现有人研发了太阳能电池板清扫设备,而这些设备不同程度地存在可靠性低、成本较高和不便维护等不足。针对上述问题,本文研究设计了一种太阳能电池板无水免维护自动清扫系统,主要研究工作及成果如下:(1)分析了太阳能电池板的结构、排列方式、积灰情况与清扫特点,确定了太阳能电池板清扫系统的功能需求;运用形态学矩阵法进行了清扫系统的方案设计,确定了清扫系统总方案,为清扫系统的结构设计提供了理论依据。(2)分析了清扫系统的工作原理,并确定了太阳能电池板的清扫流程。设计了太阳能电池板清扫系统的大车行走机构,包括电机选型、传动设计计算、减速器选型等;设计和优化了大车头架的结构,并校核分析了导轨的刚度和强度;同时设计了小车架的结构及升降机构,包括电机的选型、钢丝绳的选择、滑轮和卷筒的结构尺寸计算等。(3)针对太阳能电池板表面的非粘结积灰和顽固污渍,分析了粘结机理,构思了无水清扫和顽固污渍清扫的方案,设计了相应的清扫机构。从经济性和除尘效果考虑,选用滚刷作为非粘结积灰的清扫装置,配合灰尘收集装置对太阳能电池板表面灰尘进行清扫;选用研磨方式研碎顽固污渍,并由滚刷去除。(4)基于太阳能电池板清扫系统的清扫流程,分析了太阳能电池板清扫设备控制系统的功能需求;确定了直接从太阳能电池板进行取电的供电方案,并对供电系统进行了设计;选用PLC作为主控制器,确定了控制系统的组成。在此基础上,设计了控制系统的流程图,为后续控制程序的编写做好了准备。本文研究的太阳能电池板清扫系统能有效应用于沙漠、荒坡、建筑屋顶的光伏发电站,实现对太阳能电池板表面沙尘的无水清扫和顽固污渍的有效去除,提高太阳能电池板的发电效率。该清扫系统能够在免除清扫人员安全隐患的基础上,大幅提高太阳能电池板清扫的效率,节约水资源,并极大地降低清扫成本。