《一种风力推进装置推进板控制方法及系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种风力推进装置推进板控制方法及系统.pdf（16页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN101943119A43申请公布日20110112CN101943119ACN101943119A21申请号201010281373222申请日20100913F03D7/0620060171申请人薛晓户地址100101北京市朝阳区安慧北里逸园16号60872发明人薛晓户74专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人任默闻54发明名称一种风力推进装置推进板控制方法及系统57摘要本发明为一种风力推进装置推进板控制方法及系统，该系统包括支撑架主轴、支撑架臂和推进板，支撑架臂将至少两个推进板对称的设置在支撑架主轴的两侧；风向检测装置，用于对风向进行检测生成风向数据；推。
2、进板方向检测装置，用于对推进板的方向进行检测生成推进板方向数据；推进板位置检测装置，对所述推进板的位置进行检测生成推进板位置数据；中央控制装置，用于根据所述的风向数据、推进板方向数据和推进板位置数据生成使所述支撑架主轴一侧的推进板平面与风向垂直并使所述支撑架主轴另一侧的对称位置的推进板平面与风向平行的控制指令；推进板驱动装置，用于根据控制指令控制推进板转动。以对风力推进装置的推进板方向和位置进行精准控制。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图8页CN101943125A1/2页21一种风力推进装置推进板控制方法，在由支撑架主轴、支撑架臂和推进。
3、板组成的风力推进装置中，所述的支撑架臂将至少两个推进板对称的设置在所述的支撑架主轴的两侧；其特征是，所述的推进板控制方法包括对风向进行检测生成风向数据；对所述推进板的方向进行检测生成推进板方向数据；对所述推进板的位置进行检测生成推进板位置数据；根据所述的风向数据、推进板方向数据和推进板位置数据生成使所述支撑架主轴一侧的推进板平面与风向垂直并使所述支撑架主轴另一侧的对称位置的推进板平面与风向平行的控制指令；根据所述的控制指令控制所述的推进板转动。2根据权利要求1所述的风力推进装置推进板控制方法，其特征是，所述的支撑架臂将至少两个推进板对称的设置在所述的支撑架主轴的两侧包括所述的支撑架臂将两个以上。
4、的偶数个推进板对称的设置在所述的支撑架主轴的两侧。3一种风力推进装置推进板控制系统，所述的系统包括支撑架主轴、支撑架臂和推进板，所述的支撑架臂将至少两个推进板对称的设置在所述的支撑架主轴的两侧；其特征是，所述的系统还包括风向检测装置，用于对风向进行检测生成风向数据；推进板方向检测装置，用于对所述推进板的方向进行检测生成推进板方向数据；推进板位置检测装置，对所述推进板的位置进行检测生成推进板位置数据；中央控制装置，用于根据所述的风向数据、推进板方向数据和推进板位置数据生成使所述支撑架主轴一侧的推进板平面与风向垂直并使所述支撑架主轴另一侧的对称位置的推进板平面与风向平行的控制指令；推进板驱动装置，。
5、用于根据所述的控制指令控制所述的推进板转动。4根据权利要求3所述的风力推进装置推进板控制系统，其特征是，所述的风向检测装置包括风向电子定位罗盘，所述的风向电子定位罗盘设置在所述的支撑架主轴上，并与所述的中央控制装置相连接。5根据权利要求3所述的风力推进装置推进板控制系统，其特征是，所述的推进板方向检测装置包括板向电子定位罗盘，所述的板向电子定位罗盘设置在所述的推进板上，并与所述的中央控制装置相连接。6根据权利要求3所述的风力推进装置推进板控制系统，其特征是，所述的推进板位置检测装置包括板位电子定位罗盘，所述的板位电子定位罗盘设置在所述的支撑架臂上，并与所述的中央控制装置相连接。7根据权利要求5。
6、所述的风力推进装置推进板控制系统，其特征是，所述的推进板包括推进板转轴，所述的支撑架臂通过所述的推进板转轴承载所述的推进板；所述的电子定位罗盘设置在所述的推进板转轴上。8根据权利要求7所述的风力推进装置推进板控制系统，其特征是，所述的推进板驱动装置包括步进电机，所述步进电机的转轴与所述推进板转轴为传动连接；所述步进电机与所述中央控制装置为电连接。9根据权利要求3所述的风力推进装置推进板控制系统，其特征是，所述的支撑架臂权利要求书CN101943119ACN101943125A2/2页3将至少两个推进板对称的设置在所述的支撑架主轴的两侧包括所述的支撑架臂将两个以上的偶数个推进板对称的设置在所述的。
7、支撑架主轴的两侧。10根据权利要求9所述的风力推进装置推进板控制系统，其特征是，所述的系统包括多个支撑架臂，每个所述的支撑架臂将两个以上的偶数个推进板对称的设置在所述的支撑架主轴的两侧。权利要求书CN101943119ACN101943125A1/5页4一种风力推进装置推进板控制方法及系统技术领域0001本发明关于风能利用技术领域，特别是关于风力发电技术领域，具体地讲是一种风力推进装置推进板控制方法及系统。背景技术0002风能的利用是当前世界上最重要的能源获取方式之一。随着化石染料的逐渐枯竭，人们利用风能的期盼越来越强。风能安全，清洁，资源丰富，用之不竭。没有原料成本价格等供应风险，也不会产生。
8、碳排放。0003然而，尽管风能利用的优点很多，但是，由于受到风力强弱变化，风向变化，风能采集设备效率转化等的影响，限制了风能的有效利用。例如0004现有技术中大规模采用的传统的三叶桨叶式风力发电设备，由于采用桨叶式驱动方式，驱动效率比较低，并且，对风速的要求比较高，在风力弱时难以驱动，这给发电带来浪费。0005还有，现有技术中采用的普通的垂直轴风力推进装置也存在推进板方向和位置难以精准控制的问题，其机械转化效率相对较低，推进板方向转换时扰流现象严重，推进板难以大型化。发明内容0006本发明实施例提供了一种风力推进装置推进板控制方法及系统，以对风力推进装置的推进板方向和位置进行精准控制，提高机械。
9、转化效率，减轻推进板方向转换时的扰流现象，并使推进板实现大型化。0007本发明的目的之一是，提供一种风力推进装置推进板控制方法，在由支撑架主轴、支撑架臂和推进板组成的风力推进装置中，支撑架臂将至少两个推进板对称的设置在所述的支撑架主轴的两侧；推进板控制方法包括对风向进行检测生成风向数据；对推进板的方向进行检测生成推进板方向数据；对推进板的位置进行检测生成推进板位置数据；根据风向数据、推进板方向数据和推进板位置数据生成使支撑架主轴一侧的推进板平面与风向垂直并使支撑架主轴另一侧的对称位置的推进板平面与风向平行的控制指令；根据控制指令控制推进板转动。0008本发明的目的之一是，提供一种风力推进装置推。
10、进板控制系统，该系统包括支撑架主轴、支撑架臂和推进板，支撑架臂将至少两个推进板对称的设置在支撑架主轴的两侧；该系统还包括风向检测装置，用于对风向进行检测生成风向数据；推进板方向检测装置，用于对推进板的方向进行检测生成推进板方向数据；推进板位置检测装置，用于对推进板的位置进行检测生成推进板位置数据；中央控制装置，用于根据风向数据、推进板方向数据和推进板位置数据生成使支撑架主轴一侧的推进板平面与风向垂直并使所述支撑架主轴另一侧的对称位置的推进板平面与风向平行的控制指令；推进板驱动装置，用于根据控制指令控制推进板转动。说明书CN101943119ACN101943125A2/5页50009本发明的有。
11、益效果在于，通过使风力传动轴一侧的推进板始终保持垂直于风向的推进效果，而风力传动轴对称一侧的推进板始终同时保持平行于风向的回转效果。保证了推进板的吃风效果达到100，回转阻力几乎为零，机械效率非常高，即使很小的风也能驱动，而且不用考虑风向的变换。附图说明0010为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0011图1为本发明实施例风力推进装置的示意图；0012图2为本发明实施例的具有电子。
12、定位罗盘的风力推进装置的示意图；0013图3为本发明实施例风力推进装置推进板控制方法流程图；0014图4为本发明实施例风力推进装置推进板控制系统的逻辑框图；0015图5为本发明实施例的具有四个推进板的风力推进装置的示意图0016图6为本发明实施例风力推进装置推进板控制系统的结构框图；0017图7为本发明实施例风力推进装置推进板及支撑架臂示意图；0018图8为本发明实施例风力推进装置的多个支撑架臂的示意图；0019图9为本发明实施例风力推进装置推进板控制系统的工作流程图。具体实施方式0020下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是。
13、本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。0021实施例10022如图1所示，为本实施例的风力推进装置，该风力推进装置由支撑架主轴101、上支撑架臂102A、下支撑架臂102B和推进板103A，103B组成，上支撑架臂102A和下支撑架臂102B将推进板103A和推进板103B对称的设置在支撑架主轴101的两侧。推进板103A包括推进板转轴104A，推进板103B包括推进板转轴104B，上支撑架臂102A和下支撑架臂102B与推进板转轴的两端转动连接，以承载推进板。0023如图2所示。
14、，本实施例的风力推进装置还包括风向电子定位罗盘106A，该风向电子定位罗盘106A设置在支撑架主轴101的顶端；板向电子定位罗盘106B，106E，该板向电子定位罗盘106B，106E分别设置在推进板转轴104A，104B的顶端；板位电子定位罗盘106C，106D，该板位电子定位罗盘106C，106D设置在上支撑架臂102A上且分别位于支撑架主轴101的两侧；步进电机105A，105B，该步进电机105A，105B的转轴与推进板转轴104A，104B为传动连接；0024如图3所示，推进板控制方法包括对风向进行检测生成风向数据见步骤S101；对推进板的方向进行检测生成推进板方向数据见步骤S102。
15、；对推进板的位置进说明书CN101943119ACN101943125A3/5页6行检测生成推进板位置数据见步骤S103；根据风向数据、推进板方向数据和推进板位置数据生成使支撑架主轴一侧的推进板平面与风向垂直并使支撑架主轴另一侧的对称位置的推进板平面与风向平行的控制指令见步骤S104；根据控制指令控制推进板转动见步骤S105。0025在本实施例风力推进装置推进板控制方法的运行中可设置以下参数00261迎风中轴线假设风穿过支撑架主轴101的一条线为迎风中轴线。00272风向角设迎风中轴线的风向角为0度，风向角可为沿顺时针旋转360度中的任一角度。00283顺风侧设定推进板的顺风移动侧为顺风侧，顺。
16、风侧包括迎风中轴线一侧的范围如风向角1度至180度的范围。00294迎风侧设定推进板的迎风移动侧为迎风侧，迎风侧包括迎风中轴线一侧的范围如风向角181度至360度的范围。00305主轴旋转方向设定风力推进装置的支撑架主轴101的旋转方向为逆时针方向。00316推进板旋转方向设定风力推进装置的推进板103A，103B的旋转方向均为逆时针方向。0032在图2中，风向电子定位罗盘106A与电脑连接，并可具备有线传输和无线传输两种模式。当风向变化时，风向电子定位罗盘106A会实时地将风向与电子罗盘指南针所指方向的夹角数据传送给电脑。0033板向电子定位罗盘106B，106E与电脑连接，并可具备有线传输。
17、和无线传输两种模式。当风向变化时，板电子定位罗盘106B，106E会实时地将推进板103A，103B平面与各自电子罗盘指南针所指方向的夹角数据传送给电脑。0034板位电子定位罗盘106C，106D，与电脑连接，并可具备有线传输和无线传输两种模式。当风向变化时，板位电子定位罗盘106C，106D会实时地将上支撑架臂102A的顺风侧臂和迎风侧臂与各自电子罗盘指南针所指方向的角数据传送给电脑。0035电脑根据风向电子定位罗盘106A、板向电子定位罗盘106B，106E和板位电子定位罗盘106C，106D传送的角度数据，计算出包括风向数据、推进板103A，103B的位置即，推进板处于迎风侧还是顺风侧数。
18、据以及推进板103A，103B平面与风向的夹角数据风向角在内的控制数据，并根据控制数据生成步进电机控制指令，分别对步进电机105A，105B进行控制，使推进板103A平面的风向角为0度，使推进板103B平面的风向角为90度。0036实施例20037如图5所示，本实施例风力推进装置推进板控制系统包括支撑架主轴101、支撑架臂102A，102B和推进板103A，103B，103C，103D，上支撑架臂102A和下支撑架臂102B将推进板103A，103B和推进板103C，103D对称的设置在支撑架主轴101的两侧。0038如图4所示，本实施例风力推进装置推进板控制系统还包括风向检测装置201，用于。
19、对风向进行检测生成风向数据；推进板方向检测装置202，用于对推进板的方向进行检测生成推进板方向数据；推进板位置检测装置203，用于对推进板的位置进行检测生成推进板位置数据；中央控制装置204，用于根据风向数据、推进板方向数据和推进板位置数说明书CN101943119ACN101943125A4/5页7据生成使支撑架主轴一侧的推进板平面与风向垂直并使所述支撑架主轴另一侧的对称位置的推进板平面与风向平行的控制指令；推进板驱动装置205，用于根据控制指令控制推进板转动。0039风向检测装置201包括一个风向电子定位罗盘，风向电子定位罗盘设置在支撑架主轴101上，并与中央控制装置204相连接。0040。
20、推进板方向检测装置202包括四个板向电子定位罗盘，分别设置在推进板103A，103B，103C，103D的转轴上，并与中央控制装置204相连接。0041推进板位置检测装置203包括两个板位电子定位罗盘，分别设置在支撑架臂102A的迎风侧和顺风侧，并与中央控制装置204相连接。0042推进板驱动装置205包括步进电机105A，105B，105C，105D，步进电机的转轴与推进板转轴为传动连接；步进电机105A，105B，105C，105D分别与中央控制装置203为电连接。0043柱桶107使支撑架主轴101底端插入，起固定和旋转作用。0044中央控制装置204为电脑，当风向变化时，风向电子定位罗。
21、盘会实时地将风向与电子罗盘指南针所指方向的夹角数据传送给电脑。四个板向电子定位罗盘会实时地将推进板103A，103B及推进板103C，103D平面与各自电子罗盘指南针所指方向的夹角数据传送给电脑。两个板位电子定位罗盘会实时地将上支撑架臂102A的顺风侧臂和迎风侧臂与各自电子罗盘指南针所指方向的角数据传送给电脑。0045电脑根据风向电子定位罗盘、板向电子定位罗盘和板位电子定位罗盘传送的角度数据，计算出包括风向数据、推进板103A，103B及推进板103C，103D的位置即，推进板处于迎风侧还是顺风侧数据以及推进板103A，103B，103C，103D平面与风向的夹角数据风向角在内的控制数据，并根。
22、据控制数据生成步进电机控制指令，分别对步进电机105A，105B，105C，105D进行控制，使推进板103A，103B平面的风向角为0度，使推进板103C，103D平面的风向角为90度。0046如图6所示，在本实施例中，风力推进装置推进板控制系统的另一方案包括步进电机108。步进电机108的转轴上安装有齿轮。柱桶107套装有齿轮和皮带轮，步进电机108的齿轮与柱桶107的齿轮啮合。0047推进板103A，103B的转轴104A，104B的底端安装有皮带轮，柱桶107套装的皮带轮与推进板转轴104A的皮带轮连接，推进板转轴104A的皮带轮与推进板转轴104B的皮带轮连接。0048同理，另一侧推。
23、进板103C，103D的转轴的底端安装有皮带轮，柱桶107套装的皮带轮与推进板103C转轴的皮带轮连接，推进板103C转轴的皮带轮与推进板103D转轴的皮带轮连接。0049步进电机108与电脑109连接，电脑109与电脑根据风向电子定位罗盘、板向电子定位罗盘和板位电子定位罗盘相连接，当风向变化时，风向电子定位罗盘会实时地将风向与电子罗盘指南针所指方向的夹角数据传送给电脑。四个板向电子定位罗盘会实时地将推进板103A，103B及推进板103C，103D平面与各自电子罗盘指南针所指方向的夹角数据传送给电脑。两个板位电子定位罗盘会实时地将上支撑架臂102A的顺风侧臂和迎风侧臂与各自电子罗盘指南针所指。
24、方向的角数据传送给电脑。说明书CN101943119ACN101943125A5/5页80050电脑根据风向电子定位罗盘、板向电子定位罗盘和板位电子定位罗盘传送的角度数据，计算出包括风向数据、推进板103A，103B及推进板103C，103D的位置即，推进板处于迎风侧还是顺风侧数据以及推进板103A，103B，103C，103D平面与风向的夹角数据风向角在内的控制数据，并根据控制数据，对步进电机108进行控制，步进电机108转动并通过皮带和皮带轮带动推进板103A，103B及推进板103C，103D转动，使推进板103A，103B平面的风向角为0度，使推进板103C，103D平面的风向角为90。
25、度。0051如图7所示，在本实施例中，风力推进装置推进板控制系统的支撑架臂将四个推进板103对称的设置在支撑架主轴101的两侧。0052如图8所示，在本实施例中，风力推进装置推进板控制系统可包括四对支撑架臂，每对支撑架臂如支撑架臂102A，102B将四个推进板103对称的设置在支撑架主轴101的两侧。0053如图9所示，当风力推进装置推进板控制系统开始准备运行时，风向电子定位罗盘向电脑给出风向数据，各个推进板上的板向电子定位罗盘向电脑发送各自的推进板方向数据，各个支撑架臂上的板位电子定位罗盘向电脑发送推进板的位置数据。0054当风开始推动推进板时，推进板规定按照逆时针方向旋转。即风向角181度。
26、至1度范围的推进板始终平行于迎风中轴线；风向角360度至180度范围的推进板始终垂直于迎风中轴线。0055推进装置会产生三种运动推进板的自转，推进板的公转，工字型支撑架的自转。0056当每个支撑架臂运行在迎风中轴线的风向角范围181度至1度时，板向电子定位罗盘和迎风中轴线之间会产生一个夹角，电脑经过计算和修正控制步进马达自动将这个夹角始终调整为0度。即推进板始终平行于迎风中轴线。181度是临界角，即推进板在这一时刻瞬间转向。0057当每个支撑架臂运行在迎风中轴线的风向角范围360度至180度时，推进板罗盘和迎风中轴线之间会产生一个夹角，电脑经过计算和修正，控制步进马达自动将这个夹角始终调整为9。
27、0度。即推进板始终垂直于迎风中轴线。1度是临界角，即推进板在这一时刻瞬间转向。0058推进装置如此循环往复，转动下去。0059本发明实施例通过使风力传动轴一侧的推进板始终保持垂直于风向的推进效果，而风力传动轴对称一侧的推进板始终同时保持平行于风向的回转效果。保证了推进板的吃风效果达到100，回转阻力几乎为零，机械效率非常高，即使很小的风也能驱动，而且不用考虑风向的变换。由于不用大跨度的传统桨叶状推进装置，推进板的制造和维护非常简单。推进板的转向控制系统只是传统的步进马达和简单的机械装置，制造工艺简单，成本低，维护容易。总之，整个装置机械转化效率非常高，制造工艺简单，成本低廉，维护容易。而且，本。
28、装置的尺寸可以做到很大，根据需要满足一些大功率推进的风能转化装置，如大型发电机，大型空气压缩机，大型液压机等。0060本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。说明书CN101943119ACN101943125A1/8页9图1说明书附图CN101943119ACN101943125A2/8页10图2说明书附图CN101943119ACN101943125A3/8页11图3图4说明书附图CN101943119ACN101943125A4/8页12图5说明书附图CN101943119ACN101943125A5/8页13图6说明书附图CN101943119ACN101943125A6/8页14图7说明书附图CN101943119ACN101943125A7/8页15图8说明书附图CN101943119ACN101943125A8/8页16图9说明书附图CN101943119A。