一种伞型风能转换系统及其控制系统以及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种伞型风能转换系统，包括缆绳、升力引导体、发电装置和至少一组伞梯，其中，所述伞梯包括开关伞和开口可调伞；所述开关伞通过伞体的打开和关闭来改变伞体的迎风面积；所述开口可调伞通过调节伞体的开口大小来改变伞体的迎风面积；其中，所述开关伞作为做功伞使用；所述开口可调伞既可作为做功伞使用，又可作为平衡伞使用。本发明专利技术还提供了该系统的控制系统以及该系统的控制方法。本发明专利技术提供了一种伞型风能转换系统及其控制系统，本系统可根据实际需要非常灵活地调整伞梯中做功伞的数量以及做功伞和平衡伞的比例分布，能更好地适应不同发电地区、不同的风力条件和不同的实际发电需求。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种伞型风能转换系统及其控制系统以及控制方法
本专利技术涉及高空风能转换领域，尤其是涉及一种伞型风能转换系统及其控制系统以及控制方法。
技术介绍
风能是一种清洁的可再生能源，将高空风能充分能利用起来为人类所用，是科学研究工作者一直关注的热点话题。高空风及高空风能的特点是：风速大、平均能量密度高、地域分布广、稳定性高、常年不断。高空风能的利用是在高空中采集风能，将风能转化为机械能，最后将机械能转换为电能或其它形式的能量。申请号为200910190150.2的中国专利技术专利公开了一种大功率伞型风力发电系统，包括轨道绳、升力导引体、伞梯和发电装置，轨道绳的一端穿过伞梯系住升力导引体，另一端紧固于重物；升力导引体拉直轨道绳，形成一个伞轨道；升力导引体和伞之间保持有距离。伞梯由一个或多个伞组成；相邻的伞之间保持有距离；伞的中心有一开孔让轨道绳穿过；伞张开时，由于风力的作用能形成一个向上的巨大的拉力。按作用伞分为承力伞和做功伞；承力伞紧固于轨道绳上作系统平衡之用；做功伞上下运动做功；做功伞连有做功绳，做功绳一端紧固连接做功伞，另一端连接发电装置，拉动发电装置做机械运动从而将风能转换为电能。该专利技术主要利用磁铁或粘胶垫实现做功伞开合，该方法虽然简单，但对于所采用的磁铁的吸力或粘胶垫的粘接力的要求较高：如果太弱，就无法保证将处于闭合状态的做功伞拉回到其做功行程的最初点；如果太强，就很难将吸在一起的上下滑块分开。因此，该方法的控制难度大。申请号为201110151527.0的中国专利技术专利公开了一种伞型风力装置，其包括：与地面成一角度设置的做功绳；从下至上依次连接在做功绳上的控制箱、滑筒、做功伞和平衡装置，且控制箱固定做功绳上且无线连接中央控制装置；连接在做功伞的伞形边缘与滑筒之间的若干细绳；连接在控制箱与滑筒之间，且由控制箱控制其伸长量变化的伞控制绳。本专利技术还公开一种采用上述伞型风力装置实现的风能动力系统。该专利技术主要是通过驱动器控制伞绳的拉紧和放松来实现做功伞的开合，该方法非常简单，但在实现做功伞的空中开合稳定性较差，且在实施过程往往因开伞需要收卷较长的控制绳而导致占用过多做功时间，进而导致发电效率降低。同时，本申请人也对该方法做出了改进，即申请号为201110322204.3的中国专利技术专利，公开了一种伞型风能转换装置及系统，所述装置包括：轨道绳；从下至上依次固定连接在轨道绳上的下驱动器、下挡块和上挡块，下驱动器通过至少一根伞控制绳与滑筒连接；伞形边缘与滑筒之间连接若干细绳的做功伞；上驱动器与链条啮合传动；当下驱动器到达相对地面的工作下限位置时，发出第一提示信号使下驱动器收短伞控制绳，使做功伞在风力作用下开伞；当下驱动器到达相对地面的工作上限位置时，发出第二提示信号使下驱动器释放伞控制绳，且使上驱动器沿链条下行，带动做功伞的顶部下行移动而使做功伞收拢。该专利技术使做功伞在空中的开合更稳定，能够有效防止做功伞开合时绳具过多而出现缠绕现象，可以实现稳定的大功率风能转换。但是该控制做功伞开合的方法主要是通过上驱动器在链条上上下传动及下驱动器收放伞绳实现，并不能迅速实现做功伞开合，并没有完全解决过多占用做功时间的问题。
技术实现思路
为克服现有的技术缺陷，本专利技术提供了一种发电效率更高、开合更稳定且发电功率可根据所需作出调整的伞型风能转换系统。本专利技术还提供了一种上述伞型风能转换系统的控制系统。本专利技术还提供了一种上述伞型风能转换系统的控制方法。为实现本专利技术的目的，采用以下技术方案予以实现：一种伞型风能转换系统，包括缆绳、升力引导体、发电装置和至少一组伞梯，其中，所述伞梯包括做功伞和平衡伞；所述做功伞包括开关伞和/或开口可调伞，所述平衡伞包括开口可调伞；所述开关伞通过伞体的打开和关闭来改变伞体的迎风面积；所述开口可调伞通过调节伞体的开口大小来改变伞体的迎风面积。其中，所述缆绳的一端穿过伞梯系住所述升力导引体，另一端与所述发电装置连接；所述升力导引体和所述平衡伞拉直缆绳形成一个伞轨道。现有技术中，伞梯通常包括做功伞和平衡伞，其中做功伞的作用是在风力作用下拉动缆绳做功发电，平衡伞的作用是平衡整个空中系统（包括伞、缆绳、其他辅助器件等）的重量。本专利技术所提供的伞型风能系统采用了两种不同的伞型风力装置组成伞梯，其中开关伞通过伞体的开关实现伞体迎风面积的改变，另一种开口可调伞则通过调节伞体的开口大小来改变伞体的迎风面积。本方案中开关伞主要作为做功伞使用，而开口可调伞既可作为做功伞，又可作为平衡伞，在实际应用过程中可根据风速大小和需要的发电功率作出调整，比如：当风力较小，而所需发电功率较大时，可将部分开口可调伞由平衡伞改为做功伞，而其迎风面积只需通过增大或缩小其开口即可；当风力较大，而所需的发电功率较小时，可将部分作为做功伞使用的开口可调伞改为平衡伞使用。另外，开口可调伞作为平衡伞使用时，也可根据当时的风力大小调节伞体的开口大小以适应实际需要。因此，本专利技术所提供的伞型风能转换系统能够非常灵活地调整伞梯中伞型风力装置的作用分布，即能灵活的控制伞梯中做功伞和平衡伞的比例，能更好地适应不同情况和不同的实际需要。进一步地，所述开关伞为单驱动伞型风能转换装置，所述单驱动伞型风能转换装置包括：由下至上依次固定连接于缆绳上的第一挡块和第二挡块；顶部中心套接在缆绳上的第一伞体；所述第一挡块和所述第二挡块之间由下而上依次为套接于缆绳上的第一伞头装置、第一驱动器和第一伞尾装置；所述第一伞头装置通过第一伞绳与所述第一伞体连接，且所述第一伞绳连接于所述第一伞体的边缘，所述第一驱动器在所述第一伞头装置和所述第一伞尾装置之间来回运动，所述第一伞尾装置设置在所述第一伞体的顶部中心套接在缆绳上；所述第一挡块和/或所述第一伞头装置设有能锁定所述第一挡块和所述第一伞头装置的第一锁定机构；所述第一驱动器和/或所述第一伞尾装置设有能锁定所述第一驱动器和所述第一伞尾装置的第二锁定机构。本方案主要采用伞头装置、驱动器以及伞尾装置在缆绳上来回运动来实现伞型风能转换装置的开合，伞体开合过程只需几个的动作就能实现伞型风能转换装置的开合，尤其是伞体的合起过程所需不到一秒，且开合过程中充分利用风力作用，大大减少了驱动器运动过程中对电能消耗。同时本专利技术所包含的装置较少且装置的结构简单，能够大大减少对缆绳增重，从而大大提高伞型风能转换装置的风能转换效率。进一步地，所述开关伞为双驱动伞型风能转换装置，所述双驱动伞型风能转换装置包括：固定于缆绳上的第三挡块；顶部中心套接在缆绳上的第二伞体；套接于缆绳上且能在缆绳上来回运动的两个驱动器，包括：与第二伞体顶部中心连接的第二驱动器；位于第三挡块和第二驱动器之间的第三驱动器；第三驱动器与第二伞体通过第二伞绳连接，且所述第二伞绳连接于所述第二伞体的边缘；第三驱动器和/或所述第三挡块设有能锁定所述第三驱动器和所述第三挡块的第三锁定机构。本方案主要采用两个驱动器在缆绳上来回运动来实现伞型风能转换装置的开合，伞体开合过程只需几个的动作就能实现伞型风能转换装置的开合，且开合过程中利用风力作用，大大减少了驱动器对电能消耗。同时本专利技术所包含的装置较少且装置的结构简单，能够大大减少对缆绳增重，从而大大提高伞型风能转换装置的风能转换效率。进一步地，所述开关伞包括单驱动伞型风能转换装置和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伞型风能转换系统，包括缆绳、升力引导体、发电装置和至少一组伞梯，其特征在于，所述伞梯包括做功伞和平衡伞；所述做功伞包括开关伞和/或开口可调伞，所述平衡伞包括开口可调伞；所述开关伞通过伞体的打开和关闭来改变伞体的迎风面积；所述开口可调伞通过调节伞体的开口大小来改变伞体的迎风面积。

【技术特征摘要】
1.一种伞型风能转换系统，包括缆绳、升力引导体、发电装置和至少一组伞梯，其特征在于，所述伞梯包括做功伞和平衡伞；所述做功伞包括开关伞和/或开口可调伞，所述平衡伞包括开口可调伞；所述开关伞通过伞体的打开和关闭来改变伞体的迎风面积；所述开口可调伞通过调节伞体的开口大小来改变伞体的迎风面积。2.根据权利要求1所述的伞型风能转换系统，其特征在于，所述开关伞和开口可调伞的比例为3~5:1。3.根据权利要求2所述的伞型风能转换系统，其特征在于，所述开口可调伞间隔分布于所述开关伞的队列中。4.根据权利要求1~3任一项所述的伞型风能转换系统，其特征在于，所述伞梯中第一个伞到最后一个伞的距离由其中点分为上半部和下半部，且所述伞梯中伞的分布为上半部的分布数量大于或等于下半部的分布数量。5.一种根据权利要求1~4任一项所述的伞型风能转换系统的控制系统，其特征在于，包括风速采集模块、分析模块和控制模块；所述风速采集模块用于采集实时高空风速，并将采集的实时高空风速传送至分析模块；所述分析模块用于根据风速采集模块采集的实时高空风速计算出实时高空风速下的发电功率，并通过比较实时高空风速下的发电功率和系统预设的发电功率，并根据实时高空风速分析得出做功伞的数量以及做功伞中开关伞和开口可调伞的数量、作为平衡伞使用的开口可调伞的开口大小，并将分析结果发送至控制模块；所述控制模块用于根据分析模块的分析结果控制开关伞的开合以及开口可调伞的开口大小。6.根据权利要求5所述的伞型风能转换系统的控制系统，其特征在于，还包括位置信息采集模块，所述位置信息采集模块用于采集做功伞距离地面的高度，并将所述高度信息传送给所述分析模块；所述分析模块根据所述高度信息以及系统预设的相对于地面的工作上限位置和工作下限位置，控制开关伞打开或者关闭，以及调整作为做功伞使用的开口可调伞的开口；所述控制模块根据所述分析模块得出的分析结果控制开关伞的开合以及作为做功伞使用的开口可调伞的开口大小。7.根据权利要求5或6所述的伞型风能转换系统的控制系统，其特征在于，所述风速采集模块包括风速采集装置，所述风速采集装置安装于升力引导体的下方。8.一种根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，
申请(专利权)人：广东高空风能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44