本發(fā)明涉及高空風(fēng)能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，尤其是涉及一種傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)以及控制方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)能是一種清潔的可再生能源，將高空風(fēng)能充分能利用起來為人類所用，是科學(xué)研究工作者一直關(guān)注的熱點(diǎn)話題。高空風(fēng)及高空風(fēng)能的特點(diǎn)是：風(fēng)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(fēng)能的利用是在高空中采集風(fēng)能，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最后將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或其它形式的能量。

申請(qǐng)?zhí)枮?00910190150.2的中國發(fā)明專利公開了一種大功率傘型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括軌道繩、升力導(dǎo)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(dǎo)引體，另一端緊固于重物；升力導(dǎo)引體拉直軌道繩，形成一個(gè)傘軌道；升力導(dǎo)引體和傘之間保持有距離。傘梯由一個(gè)或多個(gè)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(shí)，由于風(fēng)力的作用能形成一個(gè)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(yùn)動(dòng)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(dòng)發(fā)電裝置做機(jī)械運(yùn)動(dòng)從而將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能。該發(fā)明主要利用磁鐵或粘膠墊實(shí)現(xiàn)做功傘開合，該方法雖然簡單，但對(duì)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(diǎn)；如果太強(qiáng)，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(qǐng)?zhí)枮?01110151527.0的中國發(fā)明專利公開了一種傘型風(fēng)力裝置，其包括：與地面成一角度設(shè)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(xì)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。本發(fā)明還公開一種采用上述傘型風(fēng)力裝置實(shí)現(xiàn)的風(fēng)能動(dòng)力系統(tǒng)。該發(fā)明主要是通過驅(qū)動(dòng)器控制傘繩的拉緊和放松來實(shí)現(xiàn)做功傘的開合，該方法非常簡單，但在實(shí)現(xiàn)做功傘的空中開合穩(wěn)定性較差，且在實(shí)施過程往往因開傘需要收卷較長的控制繩而導(dǎo)致占用過多做功時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電效率降低。

同時(shí)，本申請(qǐng)人也對(duì)該方法做出了改進(jìn)，即申請(qǐng)?zhí)枮?01110322204.3的中國發(fā)明專利，公開了一種傘型風(fēng)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(dòng)器、下?lián)鯄K和上擋塊，下驅(qū)動(dòng)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(xì)繩的做功傘；上驅(qū)動(dòng)器與鏈條嚙合傳動(dòng)；當(dāng)下驅(qū)動(dòng)器到達(dá)相對(duì)地面的工作下限位置時(shí)，發(fā)出第一提示信號(hào)使下驅(qū)動(dòng)器收短傘控制繩，使做功傘在風(fēng)力作用下開傘；當(dāng)下驅(qū)動(dòng)器到達(dá)相對(duì)地面的工作上限位置時(shí)，發(fā)出第二提示信號(hào)使下驅(qū)動(dòng)器釋放傘控制繩，且使上驅(qū)動(dòng)器沿鏈條下行，帶動(dòng)做功傘的頂部下行移動(dòng)而使做功傘收攏。該發(fā)明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(shí)繩具過多而出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的大功率風(fēng)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(dòng)器在鏈條上上下傳動(dòng)及下驅(qū)動(dòng)器收放傘繩實(shí)現(xiàn)，并不能迅速實(shí)現(xiàn)做功傘開合，并沒有完全解決過多占用做功時(shí)間的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種發(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(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供了一種上述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供了一種上述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括纜繩、升力引導(dǎo)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(guān)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(guān)傘通過傘體的打開和關(guān)閉來改變傘體的迎風(fēng)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(fēng)面積。

其中，所述纜繩的一端穿過傘梯系住所述升力導(dǎo)引體，另一端與所述發(fā)電裝置連接；所述升力導(dǎo)引體和所述平衡傘拉直纜繩形成一個(gè)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(fēng)力作用下拉動(dòng)纜繩做功發(fā)電，平衡傘的作用是平衡整個(gè)空中系統(tǒng)（包括傘、纜繩、其他輔助器件等）的重量。本發(fā)明所提供的傘型風(fēng)能系統(tǒng)采用了兩種不同的傘型風(fēng)力裝置組成傘梯，其中開關(guān)傘通過傘體的開關(guān)實(shí)現(xiàn)傘體迎風(fēng)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(fēng)面積。本方案中開關(guān)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(shí)際應(yīng)用過程中可根據(jù)風(fēng)速大小和需要的發(fā)電功率作出調(diào)整，比如：當(dāng)風(fēng)力較小，而所需發(fā)電功率較大時(shí)，可將部分開口可調(diào)傘由平衡傘改為做功傘，而其迎風(fēng)面積只需通過增大或縮小其開口即可；當(dāng)風(fēng)力較大，而所需的發(fā)電功率較小時(shí)，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(shí)，也可根據(jù)當(dāng)時(shí)的風(fēng)力大小調(diào)節(jié)傘體的開口大小以適應(yīng)實(shí)際需要。因此，本發(fā)明所提供的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能夠非常靈活地調(diào)整傘梯中傘型風(fēng)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(yīng)不同情況和不同的實(shí)際需要。

進(jìn)一步地，所述開關(guān)傘為單驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，所述單驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)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(dòng)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(dòng)器在所述第一傘頭裝置和所述第一傘尾裝置之間來回運(yùn)動(dòng)，所述第一傘尾裝置設(shè)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(shè)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(jī)構(gòu)；所述第一驅(qū)動(dòng)器和/或所述第一傘尾裝置設(shè)有能鎖定所述第一驅(qū)動(dòng)器和所述第一傘尾裝置的第二鎖定機(jī)構(gòu)。

本方案主要采用傘頭裝置、驅(qū)動(dòng)器以及傘尾裝置在纜繩上來回運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的開合，傘體開合過程只需幾個(gè)的動(dòng)作就能實(shí)現(xiàn)傘型風(fēng)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(fēng)力作用，大大減少了驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)電能消耗。同時(shí)本發(fā)明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(duì)纜繩增重，從而大大提高傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。

進(jìn)一步地，所述開關(guān)傘為雙驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，所述雙驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)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(yùn)動(dòng)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，包括：與第二傘體頂部中心連接的第二驅(qū)動(dòng)器；位于第三擋塊和第二驅(qū)動(dòng)器之間的第三驅(qū)動(dòng)器；第三驅(qū)動(dòng)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(dòng)器和/或所述第三擋塊設(shè)有能鎖定所述第三驅(qū)動(dòng)器和所述第三擋塊的第三鎖定機(jī)構(gòu)。

本方案主要采用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器在纜繩上來回運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的開合，傘體開合過程只需幾個(gè)的動(dòng)作就能實(shí)現(xiàn)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的開合，且開合過程中利用風(fēng)力作用，大大減少了驅(qū)動(dòng)器對(duì)電能消耗。同時(shí)本發(fā)明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(duì)纜繩增重，從而大大提高傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。

進(jìn)一步地，所述開關(guān)傘包括單驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置和雙驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置。

進(jìn)一步地，所述開口可調(diào)傘包括：固定于纜繩上的第二傘頭裝置；頂部中心套于與纜繩上的第三傘體；套于纜繩上并與第三傘體的頂部中心連接的第二傘尾裝置；套接于纜繩且位于第二傘頭裝置和第二傘尾裝置之間的開口調(diào)節(jié)裝置；所述第二傘頭裝置通過第三傘繩與第三傘體的邊緣連接；所述開口調(diào)節(jié)裝置通過第四傘繩與第三傘體的邊緣連接，所述開口調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)第三傘體的開口大小。

本方案采用了開口調(diào)節(jié)裝置收卷第四傘繩來實(shí)現(xiàn)傘型風(fēng)力裝置的開口的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整裝置的迎風(fēng)面積，進(jìn)而調(diào)節(jié)裝置的拉力大小。本方案提供的傘型風(fēng)力裝置結(jié)構(gòu)簡單，僅需通過開口調(diào)節(jié)裝置即可改變傘型風(fēng)力裝置的迎風(fēng)面積，調(diào)節(jié)傘型風(fēng)力裝置的拉力，該調(diào)節(jié)方法簡單高效，容易控制，同時(shí)非常容易實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步地，所述開關(guān)傘和開口可調(diào)傘的比例為3~5 : 1。由于開關(guān)傘實(shí)際應(yīng)用中作為做功傘使用，且開關(guān)傘的受風(fēng)面積的變化大于開口可調(diào)傘，因此開關(guān)傘的發(fā)電效率大于開口可調(diào)傘，因此本方案優(yōu)選采用開關(guān)傘的數(shù)量大于開口可調(diào)傘。

進(jìn)一步地，所述開口可調(diào)傘間隔分布于所述開關(guān)傘的隊(duì)列中。開口可調(diào)傘穿插在開關(guān)傘中有利于開口可調(diào)傘作為平衡傘時(shí)平衡整個(gè)空中系統(tǒng)（包括傘、纜繩、其他輔助器件等）的重量。

進(jìn)一步地，所述傘梯中第一個(gè)傘到最后一個(gè)傘的距離由其中點(diǎn)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。

一種上述的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括風(fēng)速采集模塊、分析模塊和控制模塊；所述風(fēng)速采集模塊用于采集實(shí)時(shí)高空風(fēng)速，并將采集的實(shí)時(shí)高空風(fēng)速傳送至分析模塊；所述分析模塊用于根據(jù)風(fēng)速采集模塊采集的實(shí)時(shí)高空風(fēng)速計(jì)算出實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率，并通過比較實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率和系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率，并根據(jù)實(shí)時(shí)高空風(fēng)速分析得出做功傘的數(shù)量以及做功傘中開關(guān)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(guān)傘的開合以及開口可調(diào)傘的開口大小。

本發(fā)明通過控制系統(tǒng)的風(fēng)速采集模塊采集發(fā)電地區(qū)的實(shí)時(shí)高空風(fēng)速，并將所采集的實(shí)時(shí)高空風(fēng)速信息傳送至控制系統(tǒng)的分析模塊，由分析模塊根據(jù)發(fā)電地區(qū)的實(shí)時(shí)高空風(fēng)速和系統(tǒng)預(yù)設(shè)發(fā)電功率確定做功傘的大小、數(shù)量以及做功傘與平衡傘的比例，得出分析結(jié)果后將分析結(jié)果發(fā)送給控制系統(tǒng)的控制模塊，由控制模塊控制各開關(guān)傘的開合以及開口可調(diào)傘的開口，以達(dá)到控制傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)電功率符合系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率的效果。如此，本發(fā)明所提供的控制系統(tǒng)能在不同的風(fēng)速下仍能有效地控制傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)電功率符合預(yù)設(shè)發(fā)電功率，能提高所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)電的穩(wěn)定性，且更能滿足不同時(shí)段為電網(wǎng)供電，靈活性非常高。

進(jìn)一步地，上述控制系統(tǒng)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(yù)設(shè)的相對(duì)于地面的工作上限位置和工作下限位置，控制開關(guān)傘打開或者關(guān)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(guān)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。

本發(fā)明的方案主要是：對(duì)于開關(guān)傘，由于開關(guān)傘主要作為做功傘使用，當(dāng)位置信息采集模塊采集到開關(guān)傘的位置到達(dá)工作上限位置時(shí)，分析模塊接收到后及作出將開關(guān)傘關(guān)閉的命令，并將該命令發(fā)送給控制模塊，控制模塊則控制開關(guān)傘，將其關(guān)閉；當(dāng)位置信息采集模塊采集到開關(guān)傘的位置到達(dá)工作下限位置時(shí)，分析模塊接收到后及作出將開關(guān)傘打開的命令，并將該命令發(fā)送給控制模塊，控制模塊則控制開關(guān)傘，將開關(guān)傘打開。而對(duì)于開口可調(diào)傘，當(dāng)開口可調(diào)傘作為做功傘使用時(shí)，當(dāng)位置信息采集模塊采集到開口可調(diào)傘的位置到達(dá)工作上限位置，分析模塊接收到后及作出將開口可調(diào)傘的開口調(diào)至最小的命令，控制模塊控制將開口可調(diào)傘的開口調(diào)至最小；當(dāng)位置信息采集模塊采集到開口可調(diào)傘的位置到達(dá)工作下限位置，分析模塊接收到后及作出將開口可調(diào)傘的開口調(diào)至最大的命令，控制模塊控制將開口可調(diào)傘的開口調(diào)至最大。

進(jìn)一步地，所述控制模塊包括控制裝置，所述控制裝置設(shè)置于所述開關(guān)傘的驅(qū)動(dòng)器以及所述開口可調(diào)傘的開口調(diào)節(jié)器上。

進(jìn)一步地，所述風(fēng)速采集模塊包括風(fēng)速采集裝置，所述風(fēng)速采集裝置安裝于升力引導(dǎo)體的下方。由于升力引導(dǎo)體的作用是拉直纜繩形成傘軌道，因此升力引導(dǎo)體相對(duì)較為穩(wěn)定，本方案將風(fēng)速采集裝置安裝于升力引導(dǎo)體的下方，有利于提高風(fēng)速采集數(shù)據(jù)的精度。

一種上述的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制方法，具體以下步驟：

S1：采集實(shí)時(shí)高空風(fēng)速；

S2：根據(jù)實(shí)時(shí)高空風(fēng)速、實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率以及系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率，控制做功傘的數(shù)量以及做功傘中開關(guān)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。

進(jìn)一步地，步驟S2具體為：

S21：當(dāng)風(fēng)速增大，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率高于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，則增加做功傘的數(shù)量：當(dāng)做功傘的數(shù)量小于開關(guān)傘時(shí)，增加開關(guān)傘的使用數(shù)量，同時(shí)縮小平衡傘的開口；當(dāng)做功傘的數(shù)量大于等于開關(guān)傘時(shí)，調(diào)整部分平衡傘用作為做功傘；

S22：當(dāng)風(fēng)速增大，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率等于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，保持做功傘的數(shù)量不變，同時(shí)縮小平衡傘的開口；

S23：當(dāng)風(fēng)速增大，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率低于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，則減少做功傘的數(shù)量，同時(shí)縮小平衡傘的開口：當(dāng)做功傘的數(shù)量大于等于開關(guān)傘時(shí)，將部分開口可調(diào)傘由做功傘調(diào)整為平衡傘使用；當(dāng)做功傘的數(shù)量小于開關(guān)傘時(shí)，關(guān)閉部分開關(guān)傘；

S24：當(dāng)風(fēng)速減小，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率高于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，則增加做功傘的數(shù)量，同時(shí)增大平衡傘的開口：當(dāng)做功傘的數(shù)量小于開關(guān)傘時(shí)，增加開關(guān)傘的使用數(shù)量；當(dāng)做功傘的數(shù)量大于等于開關(guān)傘時(shí)，調(diào)整部分平衡傘用作為做功傘；

S25：當(dāng)風(fēng)速減小，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率等于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，保持做功傘的數(shù)量不變，同時(shí)增大平衡傘的開口；

S26：當(dāng)風(fēng)速減小，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率低于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，則減少做功傘的數(shù)量：當(dāng)做功傘的數(shù)量大于等于開關(guān)傘時(shí)，將部分開口可調(diào)傘由做功傘調(diào)整為平衡傘使用；當(dāng)做功傘的數(shù)量小于開關(guān)傘時(shí)，關(guān)閉部分開關(guān)傘，同時(shí)增大平衡傘的開口。

進(jìn)一步地，還包括以下步驟：當(dāng)做功傘到達(dá)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的相對(duì)于地面的工作上限位置時(shí)，控制將開關(guān)傘關(guān)閉，同時(shí)控制作為做功傘使用的開口可調(diào)傘的開口調(diào)至最小；當(dāng)做功傘到達(dá)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的相對(duì)于地面的工作下限位置時(shí)，控制將開關(guān)傘開啟，同時(shí)控制作為做功傘使用的開口可調(diào)傘的開口調(diào)至最大。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明提供了一種傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，本系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)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(yīng)不同發(fā)電地區(qū)、不同的風(fēng)力條件和不同的實(shí)際發(fā)電需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的傘全開的示意圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的傘全關(guān)的示意圖；

圖3為單驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為雙驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為開口可調(diào)傘的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實(shí)施例

一種傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括纜繩1、升力引導(dǎo)體2、發(fā)電裝置3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(guān)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(guān)傘通過傘體的打開和關(guān)閉來改變傘體的迎風(fēng)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(fēng)面積。

其中，升力引導(dǎo)體可以使氦氣球、風(fēng)箏等，升力引導(dǎo)體的作用吊起最開始的空中系統(tǒng)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)傘打開后起保險(xiǎn)作用。

本實(shí)施例中，開關(guān)傘包括單驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置4和/或雙驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置5；

其中，單驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置4包括：由下至上依次固定連接于纜繩1上的第一擋塊402和第二擋塊403；頂部中心套接在纜繩上的第一傘體404；所述第一擋塊402和所述第二擋塊403之間由下而上依次為套接于纜繩1上的第一傘頭裝置405、第一驅(qū)動(dòng)器406和第一傘尾裝置407；所述第一傘頭裝置405通過第一傘繩408與所述第一傘體404連接，且所述第一傘繩408連接于所述第一傘體404的邊緣，所述第一驅(qū)動(dòng)器406在所述第一傘頭裝置405和所述第一傘尾裝置407之間來回運(yùn)動(dòng)，所述第一傘尾裝置407設(shè)置在所述第一傘體404的頂部中心套接在纜繩上；所述第一擋塊402和/或所述第一傘頭裝置405設(shè)有能鎖定所述第一擋塊402和所述第一傘頭裝置405的第一鎖定機(jī)構(gòu)409；所述第一驅(qū)動(dòng)器406和/或所述第一傘尾裝置407設(shè)有能鎖定所述第一驅(qū)動(dòng)器406和所述第一傘尾裝置407的第二鎖定機(jī)構(gòu)410。

其中，所述雙驅(qū)動(dòng)傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置5包括：固定于纜繩1上的第三擋塊502；頂部中心套接在纜繩1上的第二傘體503；套接于纜繩上且能在纜繩1上來回運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器504，包括：與第二傘體503頂部中心連接的第二驅(qū)動(dòng)器541；位于第三擋塊502和第二驅(qū)動(dòng)器541之間的第三驅(qū)動(dòng)器542；第三驅(qū)動(dòng)器542與第二傘體503通過第二傘繩505連接，且所述第二傘繩505連接于所述第二傘體503的邊緣；第三驅(qū)動(dòng)器542和/或所述第三擋塊502設(shè)有能鎖定所述第三驅(qū)動(dòng)器542和所述第三擋塊502的第三鎖定機(jī)構(gòu)506。

本實(shí)施例中，所述開口可調(diào)傘6包括：固定于纜繩1上的第二傘頭裝置602；頂部中心套于與纜繩1上的第三傘體603；套于纜繩1上并與第三傘體603的頂部中心連接的第二傘尾裝置604；套接于纜繩1且位于第二傘頭裝置602和第二傘尾裝置604之間的開口調(diào)節(jié)裝置605；所述第二傘頭裝置602通過第三傘繩606與第三傘體603的邊緣連接；所述開口調(diào)節(jié)裝置605通過第四傘繩607與第三傘體603的邊緣連接，所述開口調(diào)節(jié)裝置605用于調(diào)節(jié)第三傘體603的開口大小。

優(yōu)選地，所述開關(guān)傘和開口可調(diào)傘的比例為3~5 : 1，且開口可調(diào)傘間隔分布于所述開關(guān)傘的隊(duì)列中。另外，將傘梯中第一個(gè)傘到最后一個(gè)傘的距離由其中點(diǎn)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。

一種上述的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括風(fēng)速采集模塊、分析模塊和控制模塊；所述風(fēng)速采集模塊用于采集實(shí)時(shí)高空風(fēng)速，并將采集的實(shí)時(shí)高空風(fēng)速傳送至分析模塊；所述分析模塊用于根據(jù)風(fēng)速采集模塊采集的實(shí)時(shí)高空風(fēng)速計(jì)算出實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率，并通過比較實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率和系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率，并根據(jù)實(shí)時(shí)高空風(fēng)速分析得出做功傘的數(shù)量以及做功傘中開關(guān)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(guān)傘的開合以及開口可調(diào)傘的開口大小。

上述控制系統(tǒng)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(yù)設(shè)的相對(duì)于地面的工作上限位置和工作下限位置，控制開關(guān)傘打開或者關(guān)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(guān)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。

其中，所述控制模塊包括控制裝置，所述控制裝置設(shè)置于所述開關(guān)傘的驅(qū)動(dòng)器以及所述開口可調(diào)傘的開口調(diào)節(jié)器上；所述風(fēng)速采集模塊包括風(fēng)速采集裝置，所述風(fēng)速采集裝置安裝于升力引導(dǎo)體的下方。

一種上述的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制方法，具體以下步驟：

S1：采集實(shí)時(shí)高空風(fēng)速；

S2：根據(jù)實(shí)時(shí)高空風(fēng)速、實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率以及系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率，控制做功傘的數(shù)量以及做功傘中開關(guān)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。

其中，步驟S2具體為：

S21：當(dāng)風(fēng)速增大，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率高于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，則增加做功傘的數(shù)量：當(dāng)做功傘的數(shù)量小于開關(guān)傘時(shí)，增加開關(guān)傘的使用數(shù)量，同時(shí)縮小平衡傘的開口；當(dāng)做功傘的數(shù)量大于等于開關(guān)傘時(shí)，調(diào)整部分平衡傘用作為做功傘；

S22：當(dāng)風(fēng)速增大，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率等于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，保持做功傘的數(shù)量不變，同時(shí)縮小平衡傘的開口；

S23：當(dāng)風(fēng)速增大，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率低于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，則減少做功傘的數(shù)量，同時(shí)縮小平衡傘的開口：當(dāng)做功傘的數(shù)量大于等于開關(guān)傘時(shí)，將部分開口可調(diào)傘由做功傘調(diào)整為平衡傘使用；當(dāng)做功傘的數(shù)量小于開關(guān)傘時(shí)，關(guān)閉部分開關(guān)傘；

S24：當(dāng)風(fēng)速減小，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率高于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，則增加做功傘的數(shù)量，同時(shí)增大平衡傘的開口：當(dāng)做功傘的數(shù)量小于開關(guān)傘時(shí)，增加開關(guān)傘的使用數(shù)量；當(dāng)做功傘的數(shù)量大于等于開關(guān)傘時(shí)，調(diào)整部分平衡傘用作為做功傘；

S25：當(dāng)風(fēng)速減小，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率等于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，保持做功傘的數(shù)量不變，同時(shí)增大平衡傘的開口；

S26：當(dāng)風(fēng)速減小，且系統(tǒng)預(yù)設(shè)的發(fā)電功率低于實(shí)時(shí)高空風(fēng)速下的發(fā)電功率時(shí)，則減少做功傘的數(shù)量：當(dāng)做功傘的數(shù)量大于等于開關(guān)傘時(shí)，將部分開口可調(diào)傘由做功傘調(diào)整為平衡傘使用；當(dāng)做功傘的數(shù)量小于開關(guān)傘時(shí)，關(guān)閉部分開關(guān)傘，同時(shí)增大平衡傘的開口。

其中，所述控制方法還包括以下步驟：當(dāng)做功傘到達(dá)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的相對(duì)于地面的工作上限位置時(shí)，控制將開關(guān)傘關(guān)閉，同時(shí)控制作為做功傘使用的開口可調(diào)傘的開口調(diào)至最?。划?dāng)做功傘到達(dá)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的相對(duì)于地面的工作下限位置時(shí)，控制將開關(guān)傘開啟，同時(shí)控制作為做功傘使用的開口可調(diào)傘的開口調(diào)至最大。

本實(shí)施例的實(shí)際工作如圖1和圖2所示，開關(guān)傘分布于傘梯中的數(shù)量多于開口可調(diào)傘，且開口可調(diào)傘間隔分布于開關(guān)傘中。其中，開關(guān)傘作為做功傘，而開口可調(diào)傘既可作為做功傘，也可作為平衡傘。當(dāng)風(fēng)力變大，預(yù)設(shè)的發(fā)電功率變小或不變時(shí)，則將部分作為做功傘使用的開口可調(diào)傘改為平衡傘，且同時(shí)將作為平衡傘使用的開口可調(diào)傘的開口調(diào)??；當(dāng)風(fēng)力變小，而預(yù)設(shè)發(fā)電功率不變或變大時(shí)，則可將作為平衡傘使用的開口可調(diào)傘的開口調(diào)大，同時(shí)將部分作為平衡傘使用的開口可調(diào)傘改為做功傘。另外，本實(shí)施例還可控制傘梯中的部分傘一直關(guān)閉，當(dāng)需要更多傘做功時(shí)，就控制其投入使用；而當(dāng)不需要太多傘時(shí)，則將部分傘關(guān)閉。如此能夠靈活控制傘梯中開關(guān)傘和開口可調(diào)傘的數(shù)量及比例，以適應(yīng)不同的風(fēng)力條件和不同的發(fā)電需求。

本實(shí)施例所提供的傘型風(fēng)能系統(tǒng)采用了兩種不同的傘型風(fēng)力裝置組成傘梯，其中開關(guān)傘通過傘體的開關(guān)實(shí)現(xiàn)傘體迎風(fēng)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(fēng)面積。本方案中開關(guān)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(shí)際應(yīng)用過程中可根據(jù)風(fēng)速大小和需要的發(fā)電功率作出調(diào)整，比如：當(dāng)風(fēng)力較小，而所需發(fā)電功率較大時(shí)，可將部分開口可調(diào)傘由平衡傘改為做功傘，而其迎風(fēng)面積只需通過增大或縮小其開口即可；當(dāng)風(fēng)力較大，而所需的發(fā)電功率較小時(shí)，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(shí)，也可根據(jù)當(dāng)時(shí)的風(fēng)力大小調(diào)節(jié)傘體的開口大小以適應(yīng)實(shí)際需要。因此，本實(shí)施例所提供的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可非常靈活地調(diào)整傘梯中傘型風(fēng)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(yīng)不同情況和不同的實(shí)際需要。