一種傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)以及控制方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括纜繩、升力引導體、發(fā)電裝置和至少一組傘梯，其中，所述傘梯包括開關傘和開口可調(diào)傘；所述開關傘通過傘體的打開和關閉來改變傘體的迎風面積；所述開口可調(diào)傘通過調(diào)節(jié)傘體的開口大小來改變傘體的迎風面積；其中，所述開關傘作為做功傘使用；所述開口可調(diào)傘既可作為做功傘使用，又可作為平衡傘使用。本發(fā)明專利技術(shù)還提供了該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)以及該系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)可根據(jù)實際需要非常靈活地調(diào)整傘梯中做功傘的數(shù)量以及做功傘和平衡傘的比例分布，能更好地適應不同發(fā)電地區(qū)、不同的風力條件和不同的實際發(fā)電需求。

Umbrella type wind energy conversion system, control system and control method thereof

The present invention provides an umbrella type wind energy conversion system, including cable, lift guide body, a generating device and at least one group of the umbrella ladder, the ladder comprises umbrella umbrella and an umbrella with adjustable opening switch; the switch through the umbrella umbrella body to open and close the umbrella body to change the windward area; opening an umbrella with adjustable by adjusting the size of opening the umbrella body to change the umbrella body frontal area; among them, the switch is used as an umbrella umbrella work; the opening of adjustable umbrella can be used as an umbrella to work, and can be used as a balance umbrella. The invention also provides a control system of the system and a control method of the system. The present invention provides an umbrella type wind energy conversion system and its control system, the system can be very flexible to adjust according to the actual needs and the number of work and balance the proportion of distribution umbrella umbrella umbrella ladder work umbrella, can better adapt to different regions, generating different wind conditions and different actual power demand.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)以及控制方法
本專利技術(shù)涉及高空風能轉(zhuǎn)換領域，尤其是涉及一種傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)以及控制方法。
技術(shù)介紹
風能是一種清潔的可再生能源，將高空風能充分能利用起來為人類所用，是科學研究工作者一直關注的熱點話題。高空風及高空風能的特點是：風速大、平均能量密度高、地域分布廣、穩(wěn)定性高、常年不斷。高空風能的利用是在高空中采集風能，將風能轉(zhuǎn)化為機械能，最后將機械能轉(zhuǎn)換為電能或其它形式的能量。申請?zhí)枮?00910190150.2的中國專利技術(shù)專利公開了一種大功率傘型風力發(fā)電系統(tǒng)，包括軌道繩、升力導引體、傘梯和發(fā)電裝置，軌道繩的一端穿過傘梯系住升力導引體，另一端緊固于重物；升力導引體拉直軌道繩，形成一個傘軌道；升力導引體和傘之間保持有距離。傘梯由一個或多個傘組成；相鄰的傘之間保持有距離；傘的中心有一開孔讓軌道繩穿過；傘張開時，由于風力的作用能形成一個向上的巨大的拉力。按作用傘分為承力傘和做功傘；承力傘緊固于軌道繩上作系統(tǒng)平衡之用；做功傘上下運動做功；做功傘連有做功繩，做功繩一端緊固連接做功傘，另一端連接發(fā)電裝置，拉動發(fā)電裝置做機械運動從而將風能轉(zhuǎn)換為電能。該專利技術(shù)主要利用磁鐵或粘膠墊實現(xiàn)做功傘開合，該方法雖然簡單，但對于所采用的磁鐵的吸力或粘膠墊的粘接力的要求較高：如果太弱，就無法保證將處于閉合狀態(tài)的做功傘拉回到其做功行程的最初點；如果太強，就很難將吸在一起的上下滑塊分開。因此，該方法的控制難度大。申請?zhí)枮?01110151527.0的中國專利技術(shù)專利公開了一種傘型風力裝置，其包括：與地面成一角度設置的做功繩；從下至上依次連接在做功繩上的控制箱、滑筒、做功傘和平衡裝置，且控制箱固定做功繩上且無線連接中央控制裝置；連接在做功傘的傘形邊緣與滑筒之間的若干細繩；連接在控制箱與滑筒之間，且由控制箱控制其伸長量變化的傘控制繩。本專利技術(shù)還公開一種采用上述傘型風力裝置實現(xiàn)的風能動力系統(tǒng)。該專利技術(shù)主要是通過驅(qū)動器控制傘繩的拉緊和放松來實現(xiàn)做功傘的開合，該方法非常簡單，但在實現(xiàn)做功傘的空中開合穩(wěn)定性較差，且在實施過程往往因開傘需要收卷較長的控制繩而導致占用過多做功時間，進而導致發(fā)電效率降低。同時，本申請人也對該方法做出了改進，即申請?zhí)枮?01110322204.3的中國專利技術(shù)專利，公開了一種傘型風能轉(zhuǎn)換裝置及系統(tǒng)，所述裝置包括：軌道繩；從下至上依次固定連接在軌道繩上的下驅(qū)動器、下?lián)鯄K和上擋塊，下驅(qū)動器通過至少一根傘控制繩與滑筒連接；傘形邊緣與滑筒之間連接若干細繩的做功傘；上驅(qū)動器與鏈條嚙合傳動；當下驅(qū)動器到達相對地面的工作下限位置時，發(fā)出第一提示信號使下驅(qū)動器收短傘控制繩，使做功傘在風力作用下開傘；當下驅(qū)動器到達相對地面的工作上限位置時，發(fā)出第二提示信號使下驅(qū)動器釋放傘控制繩，且使上驅(qū)動器沿鏈條下行，帶動做功傘的頂部下行移動而使做功傘收攏。該專利技術(shù)使做功傘在空中的開合更穩(wěn)定，能夠有效防止做功傘開合時繩具過多而出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的大功率風能轉(zhuǎn)換。但是該控制做功傘開合的方法主要是通過上驅(qū)動器在鏈條上上下傳動及下驅(qū)動器收放傘繩實現(xiàn)，并不能迅速實現(xiàn)做功傘開合，并沒有完全解決過多占用做功時間的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本專利技術(shù)提供了一種發(fā)電效率更高、開合更穩(wěn)定且發(fā)電功率可根據(jù)所需作出調(diào)整的傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。本專利技術(shù)還提供了一種上述傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。本專利技術(shù)還提供了一種上述傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制方法。為實現(xiàn)本專利技術(shù)的目的，采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括纜繩、升力引導體、發(fā)電裝置和至少一組傘梯，其中，所述傘梯包括做功傘和平衡傘；所述做功傘包括開關傘和/或開口可調(diào)傘，所述平衡傘包括開口可調(diào)傘；所述開關傘通過傘體的打開和關閉來改變傘體的迎風面積；所述開口可調(diào)傘通過調(diào)節(jié)傘體的開口大小來改變傘體的迎風面積。其中，所述纜繩的一端穿過傘梯系住所述升力導引體，另一端與所述發(fā)電裝置連接；所述升力導引體和所述平衡傘拉直纜繩形成一個傘軌道。現(xiàn)有技術(shù)中，傘梯通常包括做功傘和平衡傘，其中做功傘的作用是在風力作用下拉動纜繩做功發(fā)電，平衡傘的作用是平衡整個空中系統(tǒng)（包括傘、纜繩、其他輔助器件等）的重量。本專利技術(shù)所提供的傘型風能系統(tǒng)采用了兩種不同的傘型風力裝置組成傘梯，其中開關傘通過傘體的開關實現(xiàn)傘體迎風面積的改變，另一種開口可調(diào)傘則通過調(diào)節(jié)傘體的開口大小來改變傘體的迎風面積。本方案中開關傘主要作為做功傘使用，而開口可調(diào)傘既可作為做功傘，又可作為平衡傘，在實際應用過程中可根據(jù)風速大小和需要的發(fā)電功率作出調(diào)整，比如：當風力較小，而所需發(fā)電功率較大時，可將部分開口可調(diào)傘由平衡傘改為做功傘，而其迎風面積只需通過增大或縮小其開口即可；當風力較大，而所需的發(fā)電功率較小時，可將部分作為做功傘使用的開口可調(diào)傘改為平衡傘使用。另外，開口可調(diào)傘作為平衡傘使用時，也可根據(jù)當時的風力大小調(diào)節(jié)傘體的開口大小以適應實際需要。因此，本專利技術(shù)所提供的傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能夠非常靈活地調(diào)整傘梯中傘型風力裝置的作用分布，即能靈活的控制傘梯中做功傘和平衡傘的比例，能更好地適應不同情況和不同的實際需要。進一步地，所述開關傘為單驅(qū)動傘型風能轉(zhuǎn)換裝置，所述單驅(qū)動傘型風能轉(zhuǎn)換裝置包括：由下至上依次固定連接于纜繩上的第一擋塊和第二擋塊；頂部中心套接在纜繩上的第一傘體；所述第一擋塊和所述第二擋塊之間由下而上依次為套接于纜繩上的第一傘頭裝置、第一驅(qū)動器和第一傘尾裝置；所述第一傘頭裝置通過第一傘繩與所述第一傘體連接，且所述第一傘繩連接于所述第一傘體的邊緣，所述第一驅(qū)動器在所述第一傘頭裝置和所述第一傘尾裝置之間來回運動，所述第一傘尾裝置設置在所述第一傘體的頂部中心套接在纜繩上；所述第一擋塊和/或所述第一傘頭裝置設有能鎖定所述第一擋塊和所述第一傘頭裝置的第一鎖定機構(gòu)；所述第一驅(qū)動器和/或所述第一傘尾裝置設有能鎖定所述第一驅(qū)動器和所述第一傘尾裝置的第二鎖定機構(gòu)。本方案主要采用傘頭裝置、驅(qū)動器以及傘尾裝置在纜繩上來回運動來實現(xiàn)傘型風能轉(zhuǎn)換裝置的開合，傘體開合過程只需幾個的動作就能實現(xiàn)傘型風能轉(zhuǎn)換裝置的開合，尤其是傘體的合起過程所需不到一秒，且開合過程中充分利用風力作用，大大減少了驅(qū)動器運動過程中對電能消耗。同時本專利技術(shù)所包含的裝置較少且裝置的結(jié)構(gòu)簡單，能夠大大減少對纜繩增重，從而大大提高傘型風能轉(zhuǎn)換裝置的風能轉(zhuǎn)換效率。進一步地，所述開關傘為雙驅(qū)動傘型風能轉(zhuǎn)換裝置，所述雙驅(qū)動傘型風能轉(zhuǎn)換裝置包括：固定于纜繩上的第三擋塊；頂部中心套接在纜繩上的第二傘體；套接于纜繩上且能在纜繩上來回運動的兩個驅(qū)動器，包括：與第二傘體頂部中心連接的第二驅(qū)動器；位于第三擋塊和第二驅(qū)動器之間的第三驅(qū)動器；第三驅(qū)動器與第二傘體通過第二傘繩連接，且所述第二傘繩連接于所述第二傘體的邊緣；第三驅(qū)動器和/或所述第三擋塊設有能鎖定所述第三驅(qū)動器和所述第三擋塊的第三鎖定機構(gòu)。本方案主要采用兩個驅(qū)動器在纜繩上來回運動來實現(xiàn)傘型風能轉(zhuǎn)換裝置的開合，傘體開合過程只需幾個的動作就能實現(xiàn)傘型風能轉(zhuǎn)換裝置的開合，且開合過程中利用風力作用，大大減少了驅(qū)動器對電能消耗。同時本專利技術(shù)所包含的裝置較少且裝置的結(jié)構(gòu)簡單，能夠大大減少對纜繩增重，從而大大提高傘型風能轉(zhuǎn)換裝置的風能轉(zhuǎn)換效率。進一步地，所述開關傘包括單驅(qū)動傘型風能轉(zhuǎn)換裝置和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括纜繩、升力引導體、發(fā)電裝置和至少一組傘梯，其特征在于，所述傘梯包括做功傘和平衡傘；所述做功傘包括開關傘和/或開口可調(diào)傘，所述平衡傘包括開口可調(diào)傘；所述開關傘通過傘體的打開和關閉來改變傘體的迎風面積；所述開口可調(diào)傘通過調(diào)節(jié)傘體的開口大小來改變傘體的迎風面積。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括纜繩、升力引導體、發(fā)電裝置和至少一組傘梯，其特征在于，所述傘梯包括做功傘和平衡傘；所述做功傘包括開關傘和/或開口可調(diào)傘，所述平衡傘包括開口可調(diào)傘；所述開關傘通過傘體的打開和關閉來改變傘體的迎風面積；所述開口可調(diào)傘通過調(diào)節(jié)傘體的開口大小來改變傘體的迎風面積。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述開關傘和開口可調(diào)傘的比例為3~5:1。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述開口可調(diào)傘間隔分布于所述開關傘的隊列中。4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項所述的傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述傘梯中第一個傘到最后一個傘的距離由其中點分為上半部和下半部，且所述傘梯中傘的分布為上半部的分布數(shù)量大于或等于下半部的分布數(shù)量。5.一種根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項所述的傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括風速采集模塊、分析模塊和控制模塊；所述風速采集模塊用于采集實時高空風速，并將采集的實時高空風速傳送至分析模塊；所述分析模塊用于根據(jù)風速采集模塊采集的實時高空風速計算出實時高空風速下的發(fā)電功率，并通過比較實時高空風速下的發(fā)電功率和系統(tǒng)預設的發(fā)電功率，并根據(jù)實時高空風速分析得出做功傘的數(shù)量以及做功傘中開關傘和開口可調(diào)傘的數(shù)量、作為平衡傘使用的開口可調(diào)傘的開口大小，并將分析結(jié)果發(fā)送至控制模塊；所述控制模塊用于根據(jù)分析模塊的分析結(jié)果控制開關傘的開合以及開口可調(diào)傘的開口大小。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括位置信息采集模塊，所述位置信息采集模塊用于采集做功傘距離地面的高度，并將所述高度信息傳送給所述分析模塊；所述分析模塊根據(jù)所述高度信息以及系統(tǒng)預設的相對于地面的工作上限位置和工作下限位置，控制開關傘打開或者關閉，以及調(diào)整作為做功傘使用的開口可調(diào)傘的開口；所述控制模塊根據(jù)所述分析模塊得出的分析結(jié)果控制開關傘的開合以及作為做功傘使用的開口可調(diào)傘的開口大小。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的傘型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風速采集模塊包括風速采集裝置，所述風速采集裝置安裝于升力引導體的下方。8.一種根據(jù)權(quán)利要...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張建軍，
申請(專利權(quán))人：廣東高空風能技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44