[发明专利]智能控制风筝风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉一种智能控制风筝风力发电装置，属于风力动能利用的能源领域。

背景技术

关于利用风筝来获取高空风力动力进行发电的技术原理，本发明人已经在《风筝风力发电系统》的专利申请CN201210130907.0中进行了说明，它是利用风筝操控线系在地面转架旋臂端头上，转架旋转圆周不同相位处，风筝给予旋臂拉力不同的原理来实现的。本发明人经过进一步研究，发现可以进一步应用智能控制技术，更好地控制风筝在旋臂各相位的姿态，可以最大限度地减少逆风行驶的阻力，增加顺风时的牵引力，获得更高的风能利用效率。

发明内容

本发明的智能控制风筝风力发电装置主要由地面装置和空中风筝加系留气球两大部分组成，地面部分包括了转架、转架旋臂上安装的风筝姿态控制机构、转架中心轴上安装的齿轮、发电机和水平转动平台等，空中部分包括风筝、用于供风筝留空的系留气球等。

本发明的转架由两条等长的旋臂、一个中心转轴、一个齿轮构成，其中齿轮安装在中心转轴中部，旋臂安装在中心转轴的两端，旋臂之间夹角为180度角，中心转轴用位于齿轮两侧的支脚支撑，安装在一个可以水平旋转的平台上，转架的旋转平面与水平面垂直，如图1所示。

风筝姿态控制机构安装在旋臂的外端，它有两种结构，第一种主要由空心轴、风筝下操控线连接杆、绕线轮、位置传感器、伺服电机等组成，其中，空心轴安装在旋臂的端头，与转架的旋转面垂直，在空心轴上套有风筝下操控线连杆环，在空心轴外端安装有绕线轮，绕线轮受伺服电机控制，能够在伺服电机控制下转动，在旋臂上安装有位置传感器，用于感应下操控线连杆与旋臂之间的夹角，风筝的上操控线连接在绕线轮上，下操控线连接在下操控线连杆上，如图2所示。

第二种主要由空心轴、风筝下操控线的连接杆、上操控线连接杆、位置传感器、伺服电机等组成，其中，空心轴安装在旋臂的端头，与转架的旋转面垂直，在空心轴上套有风筝下操控线连杆环，在空心轴内套有转轴，该转轴穿出空心轴的一端与上操控线连杆相连，穿出旋臂的一端与伺服电机相连，能够在伺服电机控制下转动；在旋臂上安装有位置传感器，用于感应下操控线连杆与旋臂之间的夹角，风筝的上操控线和下操控线分别连接在相应的连杆上，如图3所示。

空中部分，本发明所用的风筝系用两条操控线控制的风筝或风筝组，两条操控线可以上下设置，即分成上操控线、下操控线；也可以左右设置，即分为左操控线、右操控线；风筝悬挂于气球系留绳上，所用的气球为长条形，至少有两根平行的系留绳，系留绳底部系在旋转平台上，风筝通过滑环悬挂在气球的系留绳上，如图4所示。

本发明的风筝姿态控制机构及转架旋转的工作过程是，当一根旋臂转到上死点时，安装在旋臂上的传感器通过感应下操控线所在的位置，给出动作信号，指挥伺服电机将上操控线连杆转至与下操控线连杆夹角将近180度的位置，或者指挥绕线轮动作，将上操控线收紧，风筝的牵引力被最大限度地卸除，风筝易于被逆风向拉回；当旋臂转到下死点时，安装在旋臂上的感应器通过感应下操控线所在的位置，给出动作信号，指挥伺服电机将上操控线连杆转到与下操控线连杆夹角将近0度的位置，或者指挥绕线轮放松上操控线，使风筝的迎风面最大，获得最大的往前牵引力。由于在整个转架旋转的过程中，逆风拉回风筝的阻力实现了最小，风筝顺风拉向前的力量获得了最大值，因此风筝具有最高的风能利用率。 上述的风筝操上、下操控线也可以用风筝的左、右操控线代替。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。图中：

1.中心转轴  2.齿轮  3.绕线轮  4.气球系留绳  5.空心轴  6.转轴  7.旋臂  8.气球系留杆  9.滚珠  10.基座  11.旋转平台  12.发电机  13.支脚  14.下操控线连杆  15.伺服电机  16.风筝下操控线  17.风筝上操控线   

图2为第一种风筝姿态控制机构结构示意图，图中：

3.绕线轮  5.空心轴  6.转轴  7.旋臂  14.下操控线连杆  15.伺服电机  16.风筝下操控线  17.风筝上操控线   18.位置传感器 

图3为第二种风筝姿态控制机构示意图，图中：

5.空心轴  6.转轴  7.旋臂  14.下操控线连杆  15.伺服电机  16.风筝下操控线  17.风筝上操控线   18.位置传感器 

图4为风筝用气球系留绳悬挂留空示意图，图中：

4.气球系留绳  16.风筝下操控线  17.风筝上操控线  19.气球  20.滑环  21.风筝