[发明专利]伞型风能转换装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种风能转换控制系统，尤其是涉及一种风能应用中将风能转换为动力的伞型风能转换装置及系统。

背景技术

高空中蕴藏的风能超过人类社会总需能源的100多倍。中国绝大部分地区5000米以上高空中的有效风能密度在1000瓦/平方米以上。在全世界范围内，多数都只停留在低空风能领域的研究，高空风能的利用将成为新能源发展道路上具有远大前景的技术领域。

高空风能的利用是在高空中转换风能，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。

目前，高空风能采集和控制技术的主流是将发电机置于地面的高空风筝型控制技术。可目前常用风筝型高空风能转换控制系统中风筝既是平衡体又是做功体，即目前通常采用的是平衡体和做功体统一控制的方式，这种方式控制难度大，难以实现稳定的大功率能量的供给，高空风能控制技术的问题一直没有得到很好的解决。另外，目前高空风筝型能量转换控制技术在做功体上升的时候将风能转换为电能或其他形式的能量，做功体下降时能量供给停止，因此难以满足持续稳定的能量的提供。为了实现高空风能的大功率能量转换，需要多个做功体做功来实现能量转换的累加，因此，多个做功体的绳具之间互相影响容易出现缠绕的现象导致做功过程终止。

高空风能的转换控制技术是目前高空风能提供稳定、大功率能量的瓶颈，起着关键的重要作用，而目前常见的高空风能的转换控制系统难以实现高空部分控制的稳定性和大功率的能量转换，难以满足人类生产和生活的需求。

发明内容

本发明提出一种将风能转换为动力的伞型风能转换装置及系统，应用于高空风能技术实现空中部分的良好的控制性能，进而使高空风能实现稳定和大功率的能量转换。

本发明采用如下技术方案实现：一种伞型风能转换装置，其包括：

与地面成一角度设置的轨道绳；

从下至上依次固定连接在轨道绳上的下控制箱、下挡块和上挡块；

在下控制箱与下挡块之间的轨道绳上设置滑筒，且下控制箱通过至少一根伞控制绳与滑筒连接，伞控制绳由下控制箱控制伸长量变化；

顶部中心套接在轨道绳上的做功伞，其伞形边缘与滑筒之间连接若干细绳；

套接在轨道绳上、且与做功伞的顶部连接的上控制箱，上控制箱与设置在下挡块和上挡块之间的链条啮合传动；

当下控制箱到达相对地面的工作下限位置时，发出第一提示信号使下控制箱收短伞控制绳，使做功伞在风力作用下开伞；

当下控制箱到达相对地面的工作上限位置时，发出第二提示信号使下控制箱释放伞控制绳，且使上控制箱沿链条下行，带动做功伞的顶部下行移动而使做功伞收拢。

在一个优选实施例中，下控制箱包括：

用于控制伞控制绳的伸长量变化的卷扬机，伞控制绳的其中一末端缠绕在卷扬机的卷筒上；

用于驱动卷扬机转动的下控制电机；

用于检测下控制箱到达工作下限位置和工作上限位置时分别发出第一提示信号和第二提示信号的位置检测器。

在一个优选实施例中，位置检测器包括：用于接收GPS信号的GPS信号接收器；用于根据GPS信号分析下控制箱的位置信息，并当下控制箱达到工作下限位置或工作上限位置时，分别发出第一提示信号或第二提示信号的控制器。

在一个优选实施例中，上控制箱包括：与链条啮合传动的齿盘；驱动齿盘的上控制电机。

在一个优选实施例中，链条为平行设置的2根，且上控制箱中的齿盘啮合在2根链条之间。

在一个优选实施例中，伞控制绳为2条，且2条伞控制绳对称设置在轨道绳的两侧。

在一个优选实施例中，所述伞型风能转换装置还包括：设置在地面的中央控制系统，用于根据下控制箱发出的第一提示信号或第二提示信号控制上控制箱和下控制箱。

在一个优选实施例中，轨道绳的上末端连接设置拉环。

在一个优选实施例中，轨道绳的上末端和下末端分别连接设置拉环。

另外，本发明还公开一种伞型风能转换系统，其包括：多个如上所述伞型风能转换装置，每个伞型风能转换装置中轨道绳的上末端或/和下末端分别连接设置拉环，多个伞型风能转换装置通过拉环依次串接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：