自发电驱动装置、转动体、相关设备和高空风力发电方法与流程

本技术涉及高空风能，尤其涉及自发电驱动装置、发电模块、转动体、高空风力系统和高空风力发电方法。

背景技术：

1、随着全球能源需求的增加和可再生能源对环境影响的关注，风能作为一种清洁、可再生的能源得到了广泛的研究和开发。特别是，高空风能由于其高频率、大功率密度的特点，成为了风能开发领域的一个重要分支。高空风资源相比地面风资源具有更高的风速和更稳定的风向，使得其成为风能利用中具有极大潜力的领域。

2、高空风力发电系统通过在高空悬挂的做功装置来捕捉风力，驱动连接的机械电子设备产生电能。这种系统需要驱动装置对做功装置进行精确的控制，以适应风力的变化并最大化发电效率。由于驱动装置需要独立供电，并且其安装位置通常在高空，相关的能源供给方法（如通过电缆直接供电或定期更换电池）在实践中存在诸多不便和限制。

3、基于此，本技术提供了自发电驱动装置、发电模块、转动体、高空风力系统和高空风力发电方法，以改进相关技术。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供自发电驱动装置、发电模块、转动体、高空风力系统和高空风力发电方法，将漂浮体的边缘通过多个副绳连接至转动体的多个连接部，利用漂浮体的转动带动转动体转动来发电，实现了自发电驱动装置的自我供电，减少了对外部电源的依赖，同时减少多个副绳之间的缠绕，且使转动体受力较为均匀，延长使用寿命。

2、本技术的目的采用以下技术方案实现：

3、第一方面，本技术提供了一种自发电驱动装置，适用于高空风力系统，所述自发电驱动装置包括：

4、发电模块，所述发电模块包括转动体和发电机，所述转动体用于在风力作用下转动，以将风能转化为机械能，所述发电机与所述转动体连接，所述发电机用于在所述转动体的带动下转动，以将机械能转化为电能；

5、驱动模块，所述发电机用于为所述驱动模块提供电能，以使所述驱动模块改变所述高空风力系统中的漂浮体的迎风面积，所述漂浮体连接在所述高空风力系统中的主绳上；

6、其中，所述发电模块还包括壳体，所述壳体套设在所述主绳的外侧；所述壳体的外侧形成有周向的第一环形凹槽，所述转动体套设在所述第一环形凹槽内；所述转动体的外侧形成有周向的第二环形凹槽，所述转动体还形成有多个连接部，每个连接部的两端分别连接于所述第二环形凹槽的两个侧壁；所述漂浮体的边缘通过多个副绳连接至所述转动体的多个连接部，所述漂浮体用于在风力作用下旋转，以带动所述转动体发生与所述主绳之间的相对转动。

7、在一些实施例中，所述发电模块还包括与所述发电机同轴连接的传动轮，所述转动体通过与所述传动轮之间的啮合传动连接带动所述发电机转动；

8、所述壳体形成有用于容纳所述传动轮的第一部分和所述发电机的容纳空间，所述第一环形凹槽的底面还形成有与所述容纳空间相连通且与所述传动轮位置相对应的开口；所述传动轮的第二部分能够从相应的开口伸出所述容纳空间，以实现所述传动轮和所述转动体之间的啮合传动连接。

9、在一些实施例中，所述漂浮体为伞，所述伞的伞面形成有允许主绳穿过的通孔，且所述伞面在所述通孔处与所述主绳固定连接；

10、所述驱动模块用于在所述主绳上发生相对滑动，以调整所述伞面与所述主绳之间的夹角，从而改变所述伞的迎风面积。

11、在一些实施例中，所述漂浮体的顶部还通过调节绳连接至所述主绳；

12、所述驱动模块用于调整所述调节绳的长度，以调整所述漂浮体相对于所述主绳的倾斜角度，从而改变所述漂浮体的迎风面积。

13、在一些实施例中，所述驱动模块设置在所述漂浮体的顶部上，所述驱动模块通过所述调节绳连接至所述主绳；或者，

14、所述驱动模块设置在所述主绳上，所述驱动模块通过所述调节绳连接至所述漂浮体的顶部。

15、在一些实施例中，所述发电模块还包括叶片，所述叶片用于在风力作用下旋转，以带动所述转动体转动。

16、在一些实施例中，所述驱动模块包括驱动器和可充电电池，所述发电机用于为所述可充电电池充电，所述可充电电池用于为所述驱动器提供电能，以使所述驱动器改变所述漂浮体的迎风面积。

17、在一些实施例中，所述发电模块与所述驱动模块集成为一体。

18、在一些实施例中，所述漂浮体包括伞、气球、风筝和飞艇中的一种或多种。

19、第二方面，本技术提供了一种发电模块，适用于高空风力系统中的自发电驱动装置，所述发电模块包括：

20、转动体，用于在风力作用下转动，以将风能转化为机械能；

21、发电机，与所述转动体连接，用于在所述转动体的带动下转动，以将机械能转化为电能，从而为所述自发电驱动装置中的驱动模块提供电能，以使所述驱动模块改变所述高空风力系统中的漂浮体的迎风面积，所述漂浮体连接在所述高空风力系统中的主绳上；

22、壳体，所述壳体套设在所述主绳的外侧；所述壳体的外侧形成有周向的第一环形凹槽，所述转动体套设在所述第一环形凹槽内；

23、其中，所述转动体的外侧形成有周向的第二环形凹槽，所述转动体还形成有多个连接部，每个连接部的两端分别连接于所述第二环形凹槽的两个侧壁；所述漂浮体的边缘通过多个副绳连接至所述转动体的多个连接部，所述漂浮体用于在风力作用下旋转，以带动所述转动体发生与所述主绳之间的相对转动。

24、第三方面，本技术提供了一种转动体，适用于高空风力系统中的自发电驱动装置中的发电模块，所述发电模块包括所述转动体和发电机，所述转动体用于在风力作用下转动，以将风能转化为机械能；

25、当将所述发电机与所述转动体连接时，所述发电机用于在所述转动体的带动下转动，以将机械能转化为电能，从而为所述自发电驱动装置中的驱动模块提供电能，以使所述驱动模块改变所述高空风力系统中的漂浮体的迎风面积，所述漂浮体连接在所述高空风力系统中的主绳上；

26、其中，所述发电模块还包括壳体，所述壳体套设在所述主绳的外侧；所述壳体的外侧形成有周向的第一环形凹槽，所述转动体套设在所述第一环形凹槽内；所述转动体的外侧形成有周向的第二环形凹槽，所述转动体还形成有多个连接部，每个连接部的两端分别连接于所述第二环形凹槽的两个侧壁；所述漂浮体的边缘通过多个副绳连接至所述转动体的多个连接部，所述漂浮体用于在风力作用下旋转，以带动所述转动体发生与所述主绳之间的相对转动。

27、第四方面，本技术提供了一种高空风力系统，包括漂浮体和上述任一项自发电驱动装置。

28、在一些实施例中，所述高空风力系统为高空风力发电系统或者系留系统。

29、第五方面，本技术提供了一种高空风力发电方法，适用于高空风力发电系统，所述高空风力发电系统包括升力引导体、主绳、调节装置、一个或多个做功装置、地面卷扬装置以及权利要求1-8中任一项所述的自发电驱动装置；所述调节装置包括连接至所述主绳的漂浮体，所述漂浮体的顶部还通过调节绳连接至所述主绳；所述自发电驱动装置用于调整所述调节绳的长度，以调整所述漂浮体相对于所述主绳的倾斜角度，从而改变所述漂浮体的迎风面积；

30、所述方法包括：

31、通过所述地面卷扬装置中的第一拉力传感器和/或所述自发电驱动装置中的第二拉力传感器获取所述主绳的实际拉力；

32、通过所述地面卷扬装置中的编码器监测所述主绳的出绳长度，并结合所述自发电驱动装置中的定位传感器所得的高度信息，计算得到实际迎风角度；

33、基于实际拉力和实际迎风角度以及拉力、迎风角度与迎风面积的预定对应关系，计算得到与实际拉力和实际迎风角度相对应的实际迎风面积；

34、在实际迎风面积与指定的目标迎风面积不匹配的情况下，利用所述自发电驱动装置调整所述调节绳的长度，并重新获取实际拉力和实际迎风角度，直到与实际拉力和实际迎风角度相对应的实际迎风面积与目标迎风面积相匹配；

35、其中，所述调节绳的长度的调整步长为指定长度。

36、本技术提供了自发电驱动装置、发电模块、转动体、高空风力系统和高空风力发电方法，将漂浮体的边缘通过多个副绳连接至转动体的多个连接部，利用漂浮体的转动带动转动体转动来发电，实现了自发电驱动装置的自我供电，减少了对外部电源的依赖，同时减少多个副绳之间的缠绕，且使转动体受力较为均匀，延长使用寿命。具体而言，自发电驱动装置包括发电模块和驱动模块。发电模块包括至少一个转动体和至少一个发电机，能够利用风力驱动转动体转动，进而带动发电机产生电能。驱动模块利用发电机产生的电能，控制高空风力系统中的漂浮体的迎风面积，其目的是调整漂浮体的位置、姿态、形态等，以优化风能捕获效率和发电性能，或者提升漂浮体在高空停留时位置和/或姿态的稳定性。通过发电模块能够直接将高空风能转化为电能，并为驱动模块提供电能，从而实现了自发电驱动装置的自我供电，减少了对外部电源的依赖，增强了系统在多变环境中的适应能力和稳定性。