机载系统和机载发电系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种机载系统(100')并且特别涉及一种机载发电系统(100)。机载发电系统(100)包括：机载单元(10)，其配置为(i)作为飞行器(10')，特别是作为风筝或直升机，以及(ii)以收集风力并将其转换成电力；地面单元(50)，其配置成分别向机载单元(10)发送和/或从机载单元(10)送接收电力，以及联接和系绳单元(30)，其用于将机载单元(10)机械和电联接到地面单元(50)，并配置为在机载单元(10)和地面单元(50)之间传输电力。机载单元(10)包括多个电动机/发电机单元(12)，每个电动机/发电机单元(12)具有机械地联接到其的风收集/推进转子(14)，并且电动机/发电机单元(12)的组(16)及其分配的电传输路径至少在机载单元(10)以及联接和系绳单元(30)中彼此电气和/或电流地不联接、绝缘、隔离和/或分离。

Airborne system and airborne power generation system and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机载系统和机载发电系统及方法
本专利技术涉及一种机载系统、一种机载发电系统和方法，并且尤其涉及一种被配置为收集风力并将其转换为电力的机载风力转换系统和方法。
技术介绍
近年来，收集风力并将其转换为电力已变得很流行。除了由顶部配备有转子驱动的发电机单元的塔架构成的基于塔架的风力发电系统之外，也构思了机载系统。这种机载系统与已知的基于塔架的风力转换系统的不同之处在于，转子驱动的发电机单元由飞行器承载，即位于机载单元上，该机载单元在空气中通过以便与风相互作用。机载单元通过承载机械负载并且还能够将飞行器电联接到地面单元的系绳而被保持到地面单元，特别是为了以发电机模式将从风力转换成的电力传输到地面单元。在发电机单元的可靠性方面必须面对困难，发电机单元也以电动机模式用于在收集和转换风力的过程之前和之后使飞行器起飞和降落。这类似地适用于具有被电驱动的驱动单元的纯机载系统的飞行器。需要更多的容错系统和操作模式。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种机载系统，一种机载发电方法以及一种使用具有更高的容错能力的机载系统的方法、特别是与基础飞行器在机载电动机/发电机单元的电动机模式和发电机模式下进行的起飞和降落有关的方法。该目的通过根据独立权利要求1的机载系统，并通过根据独立权利要求17的机载发电方法，并通过根据独立权利要求18的使用机载系统的方法来实现。优选实施例在各个从属权利要求中限定。根据本专利技术的第一方面，提供了一种机载系统，该机载系统包括被配置为飞行器的机载单元，被配置为供应、接收和/或存储电力的电力源/库单元，以及用于将电力源/库单元电联接到机载单元或电联接在机载单元之内的联接单元。根据本专利技术，机载单元包括多个电动机/发电机单元，每个电动机/发电机单元具有机械地联接到其上的至少一个风收集/推进转子。联接单元被配置为将电力源/库单元与电动机/发电机单元电联接，以便在电力源/库单元与电动机/发电机单元之间传输电力。电动机/发电机单元的组及其分配的电传输路径至少在机载单元和联接单元中彼此电气和/或电流地不联接。因此，本专利技术的关键方面是实现电动机/发电机单元的组及其分配的电传输路径相对于彼此的电气和/或电流分离。这确保改善了安全问题。在将机载系统称为纯机载实体的情况下，必须通过内部装置为基础载具的驱动系统提供电力。因此，根据机载系统的优选实施例，电力源/库单元(i)至少部分地由机载单元构成和/或(ii)包括一个或多个电力存储装置和/或一个或多个太阳能转换装置或由其构成具有特别的优势。特别地，电动机/发电机单元的相应组、电力存储装置和/或太阳能转换装置以及它们的分配的电传输路径至少在机载单元中和在联接单元中彼此电气和/或电流地不联接。在本专利技术的意义上，(i)一方面电动机/发电机单元的相应组及其分配的电传输路径，以及(ii)另一方面电动机/发电机单元的相应组、电力存储装置和/或太阳能转换装置及其分配的电传输路径总体上称为组。在任何情况下，本专利技术的关键方面，即电动机/发电机单元的组及其分配的电传输路径的电气和/或电流隔离在这方面也是特别有利的。可替代地，可以配置机载系统以便与地面联接。因此，机载系统可以形成为机载发电系统。根据本专利技术的该附加或替代方面，作为机载发电系统的机载系统可以包括机载单元，其(i)形成为风筝、电驱动飞机和/或电驱动直升机，并且(ii)配置为收集风力并将其转换为电力。可以提供地面单元，该地面单元包括电力源/库单元的至少一部分或由其形成，并且被配置为分别向机载单元发送和/或从机载单元接收电力。联接单元可以包括或可以形成为用于将机载单元机械地和电气地联接到地面单元的联接和系绳单元，并且被配置为在机载单元和地面单元之间传输电力。根据本专利技术的附加或替代方面，机载单元包括多个电动机/发电机单元，每个电动机/发电机单元具有机械地联接到其的风收集/推进转子，其中，多个电动机/发电机单元的组具有分配的电传输路径。电动机/发电机组的组和它们的分配的电传输路径至少在机载单元中以及在联接和系绳单元中(但也优选地在地面单元中)相对于彼此电气和/或电流不联接、绝缘、隔离和/或分离。通过这些措施，尤其是通过电气和/或电流地不联接的电动机/发电机单元的组及其分配的电传输路径，机载发电系统的可靠性得以提高，因为发电机模式以及电动机模式下的某些故障一定程度上减少或者甚至得以避免，从而确保了基础机载单元的安全起飞和降落能力。转子和下面的电动机/发电机单元之间的机械联接可以以不同的方式实现。例如，给定的转子可以联接至单个分配的电动机/发电机单元，或者联接至多个电动机/发电机单元。根据本专利技术的其他实施例，代替地，给定的电动机/发电机单元可以机械地联接至单个转子或多个转子。可以通过各种方式实现电气和/或电流地不联接。根据本专利技术的一个优选实施例，这可以通过为每个组提供传动系统并将该传动系统分配至相应组来实现，特别是以确定的和/或不同的方式。另外，这样的传动系统至少在机载单元中并且在联接单元中(特别是在联接和系绳单元中)相对于彼此电气和/或电流地不联接、绝缘、隔离和/或分离。相应的组可以包括一个或多个电动机/发电机单元，特别是具有偶数个电动机/发电机单元。在这种情况下，如果每个组包括相同数量的电动机/发电机单元，则将特别有利。这提供了考虑对称性方面的机会，特别是在发生不太可能的主要故障的情况下，并且在这种情况下，可以切断电动机/发电机的整个组，以保持机载单元及其飞行的平衡。另一方面，如果相应组仅包括单个电动机/发电机单元，则也是可能的并且特别有利的。在这种情况下，每个电动机/发电机单元与任何其他电动机/发电机单元电气和/或电流不联接。为了实现不联接，机载单元可以针对每个相应的组包括分配的电力电子转换器和/或分配的电缆组并且优选地是电缆对，特别是作为各个分配的传动系统的一部分。特别地，电缆(也可以称为线路)可以至少设置在相应的分配的电力电子转换器的联接单元侧或联接和系绳单元侧和/或连接或可连接到联接单元，连接或可连接到联接和系绳单元，且特别地连接或可连接到联接单元以及特别是联接和系绳单元的各相应的分配的电缆组或电缆对，即具有对应的不同分配。在本专利技术的意义上，任何电缆都可以被称为通用电传输线路等。根据本专利技术的另外的或替代的实施例，并且为了进一步增强不联接能力，联接单元以及尤其是联接和系绳单元对于每个相应的组可以包括分配的电缆组并且优选地是一对电缆，其特别是作为机载单元的相应分配的传动系统的一部分，连接或可连接在机载装置内或连接到连接机载装置和/或连接或可连接至电力源/库单元并且特别连接到地面装置，和/或分别连接或可连接到机载单元、电力源/库单元和地面单元的相应分配的电缆组或电缆对。在这种情况下，该电缆对中的每个构件可以具有分配至其的正电极性和负电极性中的一个。极性也可能随时间变化，因此是指交流或多相电流概念。在两个相以上的情况下，当多相电流概念的相数大于2时，可以使用概念n元组电缆来代替电缆对。...

【技术保护点】
1.一种机载系统(100)，包括：/n-机载单元(10)，其被配置为飞行器(10')，/n-电力源/库单元，其被配置为供应、接收和/或存储电力，以及/n-联接单元，其用于将所述电力源/库单元电联接到所述机载单元(10)或联接在所述机载单元(10)的内部，/n其中：/n-所述机载单元(10)包括多个电动机/发电机单元(12)，所述多个电动机/发电机单元(12)中的每一个具有至少一个与其机械联接的风收集/推进转子(14)，/n-所述联接单元被配置为将所述电力源/库单元与所述电动机/发电机单元(12)电联接，以便在所述电力源/库单元与所述电动机/发电机单元(12)之间传输电力；并且/n-电动机/发电机单元(12)的组(16)及其分配的电传输路径至少在所述机载单元(10)中和在所述联接单元中相对于彼此电气不联接和/或电流不联接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170921 EP 17192432.71.一种机载系统(100)，包括：
-机载单元(10)，其被配置为飞行器(10')，
-电力源/库单元，其被配置为供应、接收和/或存储电力，以及
-联接单元，其用于将所述电力源/库单元电联接到所述机载单元(10)或联接在所述机载单元(10)的内部，
其中：
-所述机载单元(10)包括多个电动机/发电机单元(12)，所述多个电动机/发电机单元(12)中的每一个具有至少一个与其机械联接的风收集/推进转子(14)，
-所述联接单元被配置为将所述电力源/库单元与所述电动机/发电机单元(12)电联接，以便在所述电力源/库单元与所述电动机/发电机单元(12)之间传输电力；并且
-电动机/发电机单元(12)的组(16)及其分配的电传输路径至少在所述机载单元(10)中和在所述联接单元中相对于彼此电气不联接和/或电流不联接。


2.根据权利要求1所述的机载系统(100')，其中，所述电力源/库单元：
-至少部分地由所述机载单元(10)构成，和/或
-包括一个或多个电力存储装置和/或太阳能转换装置，或由一个或多个电力存储装置和/或太阳能转换装置形成，其中，特别地，电动机/发电机单元(12)的相应的组(16)、电力存储装置和/或太阳能转换装置及其分配的电传输路径至少在所述机载单元(10)中和在所述联接单元中相对于彼此电气不联接和/或电流不联接。


3.根据权利要求1所述的机载系统(100')，其形成为机载发电系统(100)，其中，所述机载单元(10)：
(i)形成为风筝、电驱动飞机和/或电驱动多轴直升机，并且
(ii)配置为收集风力并将其转换为电力。


4.根据权利要求3所述的机载系统(100')，其中：
-提供地面单元(50)，所述地面单元(50)包括所述电力源/库单元的至少一部分或由所述电力源/库单元的至少一部分形成，并且被配置为分别向所述机载单元(10)发送电力和/或从所述机载单元(10)接收电力，并且
-所述联接单元形成为联接和系绳单元(30)，其用于将所述机载单元(10)机械联接和电联接到所述地面单元(50)，并且被配置为在所述机载单元(10)和所述地面单元(50)之间传输电力。


5.根据前述权利要求中任一项所述的机载系统(100')，其中：
-为电动机/发电机单元(12)的每一组(16)提供并分配传动系统(17)，并且
-所述传动系统(17)至少在所述机载单元(10)中以及在所述联接单元中、特别是在所述联接和系绳单元(30)中相对于彼此电气地和/或电流地不联接、绝缘、隔离和/或分离。


6.根据前述权利要求中任一项所述的机载系统(100')，其中：
-电动机/发电机单元(12)的相应的组(16)包括一个或多个电动机/发电机单元(12)、特别是具有偶数个电动机/发电机单元(12)，和/或
-电动机/发电机单元(12)的每一组(16)包括相同数量的电动机/发电机单元(12)。


7.根据前述权利要求中任一项所述的机载系统(100')，
其中，针对电动机/发电机单元(12)的每一个相应的组(16)，所述机载单元(10)包括分配的电力电子转换器(18)和/或分配的电缆(32、33)组并且优选为电缆(32、33)对，特别是作为相应的分配的传动系统(17)的一部分，在联接单元侧并且特别是在所述相应的分配的电力电子转换器(18)的联接和系绳单元侧，和/或连接或能够连接至所述联接单元并且特别是连接或能够连接至所述联接和系绳单元(30)，和/或连接或能够连接至所述联接单元和所述联接与系绳单元(30)的相应的分配的电缆(32、33)组或对。


8.根据前述权利要求中任一项所述的机载系统(100')，
其中，针对电动机/发电机单元(12)的每一个相应的组(16)，所述联接单元并且特别是所述联接和系绳单元(30)包括分配的电缆(32、33)组并且优选是电缆(32、33)对，其连接或能够连接在所述机载单元(10)内部或连接或能够连接至所述机载单元(10)，和/或作为各相应的分配的传动系统(17)的一部分连接或能够连接至所述电力库/源单元并且特别是连接或能够连接至所述地面单元(50)，和/或分别连接或能够连接至所述机载单元(10)和所述电力源/库单元以及并且尤其是所述地面单元(50)的各相应的分配的电缆(32、33)组或对。


9.根据权利要求8所述的机载系统(100')，其中
-所述电缆(32、33)对中的每个构件都具有分配至其的DC系统的正电极性和负电极性中的一个，或AC系统的一组相位中的一个，
-所述联接和系绳单元(30)包括具有圆周表面(31a)的芯(31)，和/或
-电缆(32、33)对在所述圆周表面(31a)上对准，使得所述电缆(32、33)对中的具有分配至其的给定极性或相位的每个构件以如下方式对准：(i)与具有相同的分配的电极性或相位的电缆(32、33)对的构件直接相邻，以及(ii)与具有相反的分配的电极性或不同相位的电缆(32、33)对的构件直接相邻。


10.根据引用权利要求4的前述权利要求中任一项所述的机载系统(100')，
其中，针对每个相应组(16)，所述地面单元(50)包括分配的电缆(32、33)组并且优选为电缆(32、33)对，其在所述地面单元(50)的联接和系绳单元侧、特别是作为各相应的传动系统(17)的一部分，连接或能够连接至所述联接和系绳单元(30)，和/或连接或能够连接至所述联接和系绳单元(30)的各相应的分配的电缆(32、33)组或对。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗洛里安·鲍尔，
申请(专利权)人：凯特克拉夫特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE