DE2018181C3 - Schaltungsanordnung zur Simulie rung der elektrischen Eigenschaften einer Solarzelle - Google Patents

Description

ais spannungsabhängiger Vonviderstand in d J^_{1 18}t)0 208 ist ferner ein nach einem

mit Bezugspotential verbundene Ausgangsleitung !hf^u"i^S"_n prinzip arbeitender Sonnensimulator

einer Spannun-quclle (U,,) geschaltet ist, daß der ic J^^^äein jetzt allerdings eine beleuchtete

Basis des Leistungstransistors (T) ein die auf die beschntberu De» ^J _Solarze,_Icnanordnung eine der

Solar/eile treffende Strahlungsintensität simu- Soterzcl e dz - _ncrators entsprechende Re-

lierende Sleuerspannung zuführbar .st und daß Kjnnhrae je _{b Refercnzstrom} abguX die

an der so mit dem Leistungstransistor (T) ver- ^fcr^P^a""^UVerstärkung dem zu testenden Gerat

schalteten Spannungsquelle (U..) die einer mit der x₅ nachjj!£^£ _Außerdem ist ein zweiter Verstar-

genannten Strahlungsintensität beaufschlagten zugefuh rt werae ^ _{der Last} proportionalen

Solarzelle entsprechenden elektrischen Ausgangs- ^rSkiSak«or vorgesehen, an dessen Eingang

größen abnehmbar sind. H m Lastsiom proportionale Spannung hegt,

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- eine .^".^^"αΕ^ mit der Referenzquelle

durch gekennzeichnet, daß der Leistungstrans,- *. und der m, seinem A g

st.»r (I)" mit einer Reihenschaltung aus F.mitter-. verDunaui ¹^ · _{Uensimulatoren} haben neben der

(R₁) Kollektor- (R₂) und einem der Emitter- *ilcü,^c | ,; _{technik je}doch den Nachteil.

KollektorStrecke parallelgeschalteten Wider- *^u^"?^dl£" Edten Verstärker einen Phasen (R₁) Kollektor- (R₂) und einem der Emitter ^ | ,; _{technik je}doch den Nachteil Kollektor-Strecke parallelgeschalteten Wider- *^u^"?_e ^dl£" Endeten Verstärker einen Phasen stand (R,) xerbunden ist. daß di; J^ aufweisen, die ebenso wie bei-3. Schaltungsanordnung nach einem der An- »5 und ^^rf %,_endetc Shunt-Regler, eine obere sprüche 1 und 2. dadurch gekennzeichnet,daß die WK**"* Solarzellensimulators festlegt. Steuerspannung über einen ersten mit der Basis ^™^^e^_{rd diese} Grenzfrequenz um so niedrid Lititors (T) verbundenen Wider- N ^h «"?J «™ k d einzelnen Vcrstar-

Steuerspannung über einen ersten mit der Ba ^^^_{rd diese} Grenzfrequenz um so niedri

des Leistungstransistors (T) verbundenen Wider- N ^h «"?J «™ Verstärkung der einzelnen Vcrstarstand (H₁) /ufülubar ist und daß über einen f^r-J^ ^^e _{im gunsligs}ten Fall einige

zweiten ebenfalls mit der Bas.s verbundenen 3o JfT «ewahU wira .^ ^ _{üm prüfung ge}p_llKtL._r Widerstand««,) eine Mudulalionsspannung zu- kHz er^" . , _{d im Berei}ch zwischen 20 bis führba, ist. die einer Drehbewegung der Solar- Lasten be»p«. _{Schaltrcgkr ZU}r Energieaufbe-

Gleichrichtung einer mehrphasigen Wechselspan- folgen kan _Nachtci, _der bekannten Solarzellen-

nung gewonnene Gleichspannung (U.,) abgibt. .:"££„„ _zu nennen, daß alle Schwankungen in

4o dii Konstanz der verwendeten Verstärker direkt in

⁴⁰ _d-e Qual ät der Kennlinie des Solarzellensimulators

eingehen. Ebenso ist die Verwendung von rasch

alSen und insbesondere von beleuchteten Solarilhft d^^™£%

alSen und insbesondere von beleuc

Die Erfindung begeht sich auf eine Schaltungs- zellen ^vorteilhaft da^^™£%_{£ Bestrah}. anordnung zur Simulierung der elektrischen Eigen- 45 »""^ _jeder Messung neu geeicht

^SCSo^ⁿzeire^en^rsimulatore^Cn werden benötigt um die werden."lü^n. _{du mit eirier sehr ge}z. B. bei Weltraummissionen von Solarzellenanlagen ^s is^ Aufgabe der e,^ _dektnschen mit Energie versorgten Baugruppen und Geräte be- nngen^ Anzahl von «Μ ^ _anzugeben. reits am Boden unter den Bedingungen prüfen zu so Baueleine^en eme e^ _{n einer mit unter}. können, die beim Einsatz von Solarzellenanlagen als d. .^teter sSSuJgsintensität beaufschlagten So-Energiequelle auftreten. iar^lipnanordnune simuliert, ohne die Nachteile der Zu diesem Zweck sind bereits Solarzellensimula- ^""^^^,,""„„«ΐβ oren aufzuweisen.

^tr^L USA.-Pa.en.schriT. 3435328 XltfgffiSgZSfcS*** ein Sollaraliensimulülor bekannl, to dem zur B,l- «· daß_d»_| Basis^des ™^ simulierende

dung einer Referenzquelle eine mchtteleuchMe und zelle_ '"«^ _zujSar L und da» an der so mit

einer Solarzellenanordnung gleicht. Eine weitere tnschen Ausg«W Emittergegenkopplung

^{3 4}

lediglich als Transistor bezeichneten Leistungstran- Transistors an seiner Basis veränderliche Strorn-

sitors derart, daß der innere Leistungswiderstand R. Spannungs-Verhalten des Transistors in rorm um.

des Transistors um den Betrag des "im Gegenkopp- Strom-Spannungs-Kennlinienfeldcs und

lun-spfad Hegenden Widerstandes und. der differen- Fig. 3 die prinzipielle Darstellung dei-cluanin in-

Seife Innenwiderstand R₁ des Transistors um den 5 schalten des so beschalteten Leistung transistors in

Faktor (1 - R₁-S), erhöht wird, so daß im Bereich die mit Bezugspotential verbundene Ausgangsu.Hu *

s-hr kleiner Kollektorspannungen die Kennlinie des einer Spannungsquelle gegebenen und mit ^ϋ1"ί™

Transistors einen linearen Verlauf und nach einem halten einer Solarzellenanordnung ^uBcreinsun;" .

Knick bei weiter steigender Kollektorspannung nahe- den Kennlinien der gemäß der Lrhnclung an^u^u

zu horizontal verläuft; hierbei ist R_x der im ^Gesen- io nen Schaltungsanordnung. ,c,vin«s

kopplunsszweig liegende Widerstand und .V die Steil- In die mit Bezugspotential verbundene αusi. =.

heil Da der Transistor als spannungsabhängig leitung einer hier nicht naher üargesttiiit-n .i|

Vorwiderstand für die Spannungsquelle dient, Ycr- nungsquelle. die eine Ausgangsspannung "·■*"*■· ·

läuft die an den Ausganesklcmmen abnehmbare ist eine Reihenschaltung aus drei WiüLrsunuiji ,.

Snannuns in Abhäneiekeif des Stromes demnach 15 K₁ und K₁ eingeschaltet. Zwischen den ^Wl^™ⁿ-

etwä"n der Form einer'Solarzellenkennlinie. den R, und /i, ist der Kollektor und zwischen1 dui

Die Kennlinie kann weiterhin dadurch einer sie- Widerständen/?_;) und Ä, der Emitter eines Luviun

wünschten Solarzellcnkennlinie angepaßt werden. transistors Γ geschaltet, dessen basis udl^ ti

daß der Leistungstransistor mit einer Reihenschal- ersten Widerstand/?, mit einer ersten. i.ii =. t tune aus Emitter-, Kollektor- und einem der Emit- » klemme E₁ und üb.* einen weiteren ^™^πϋ/γ·

ier-Kollektor-Strecke parallelgeschalteten Wider- mit einer zweiten Eingangsklemme t. , \ ^LrD"^nuL' '

stand verbunden ist; damit la'ssen sich der innere Eine der Ausgangsspannung einer ^SülalA""^¹"""™

Lcistunaswiderstand und der ditTerentielle Innen- nung entsprechende Spannung ί ist an «"

widerstand des Transistors in weitem Rahmen er- tialführenden Ausgangsleitung der die ^sP^ann"ⁿ^-" höhen bzw. erniedrigen, so daß sowohl die Steilheit 25 abgebenden Spannungsquelle g«-·^"«™ ^UV" . .

und der Verlauf der linearen Bereiche der Kennlinie schiuß des Widerstandes R₁ zu entnehmen ÜLr nicht

üariiert werden kann mit dem Kollektor des Transistors T verbunden ist.

Durch diese Schaltung eines ein/igen Leistungs- Dem ersten Eingang £, wird dabei eine ml l

transistors ist es in Verbindung mit einer herkömm- weilige Strahlungsintensität simuncrcnuc liehen Spannung ,quelle möglich, durch Ansteuerung 30 spannung zugelührt. ^^ah"jnd an

dieses Transistors an seiner Basis die verschiedenen gang E, eine zusätzliche Modulati

unterschiedlichen Betriebs/ustiinde bzw. das durch zugeführt werden kann._die ζ B " ^ein^^{m D}

seine Kennlinie bestimmte Betriebsverhalten einer ten zeitlichen Verhältnis e.ne Drehung_ dtr

Solarzellenanordnung exakt zu simulieren. Zellenanordnung gegenüber einer Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die 35 angibt. ....... _m ,„,„„„„,,

Steuerspannung über einen ersten mit der Bas,s des In Fig. 2 Mnd die *<^om£P™™!* snannunus-

LiL verbundenen Widerstand zuführbar und des so in die eine Ausgangsleitung der^pannunjs

über einen zweiten ebenfalls mit der Basis verbünde- quelle geschalteten Transistors Hireestein.

£1S^JS^*~ Modulations- S₁SAJSTM-J Sp₌gsspannung, die als weitere Steuerspannung der Basis abfall festgelegt, um den die ^%j£S? des Transistors zugeführt wird, ist es in einfacher quelle abgege^ⁿf SP»™»⁰^^£^ teilten Weise möglich, z. B. den Spin eines mit Solarzellen 45 An Hand des η Fg. 3 ^~^^Cn ; ⁸ _{das in} ausgestatteten Satelliten oder Raumfahrzeuges zu Kennhn.enverlautes ist zu erkennen, w simulieren, infolgedessen die Solarzellen in einer be- F i g. 2 geze.gte Kennhnienfe d info^e der_ztmscn

Ernten zeitlichen Reihenfolge unterschiedliche tung der Tranastorschatong m d« n^«^J Strahlungsintensitäten von einer Strahlungsquelle. tial verbund «je Ausgangsl«tung de_ß^^ⁿ^_n ^ß _s?_ärker z. B. der Sonne, erhalten. 5° umgedreht wird, so daß sie schhe JJ cn

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der hervorgehobenen ^Kennlini^e"^_el,„ _dnung entErfindung gibt die Spannungsquelle eine durch den■ Kennhmen «J« ^JS^l Abgang Gleichrichtung einer mehrphas.gen Wechselspannung spricht. Es ist ^zu ^""^'schaltungsanordnung abgewonnene pausenfreie Rohgleichspannung ab. Diese der in F1 g. ^^dar^'^e"\^e"„_r^ wie die Rohgleichspannung kann unter Vermeidung von ka- 55 nehmbaren Stromjpanuwigswe te ge ^ pazitiven Speichern, die Zeitkonstanten verursachen Kennhmen f'"«^¹^¹^™ Hegt Proportiowürden, über eine Regelschaltung geglättet und sta- Bereich ^"J^^^^t und dem bilisiert werden. Mit Hilfe einer solchen n.cht kapa- nalitat eschen der V a _Klemmenspanzitiv geglätteten Gleichspannung ist daher auch ohne Generatorstrom vo ™t steige^ _Soiar_ weiteres die Simulation der kapazitiven Komponente 60 _nung verursacht *'*Φ™*™^ 4 _zum Leereiner SolarzeUenanordnung möglich. «He "«Jode «nen AMjUto ^JJ _{verschiedener} Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung lauf punkt, in den■ sammche^jen .

dargestellten Ausfühningsbeispiels näher erläutert. Strahlung,int«»Ut «„m-»^^^ _verS(f_nie.

Im einzelnen zeigt I γ „_η\·,_η\~_η in Abhäneißkeit der Strahlungs-

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des gemäß der Er- ^₅ den.; Kcnnlimen^ η Abhang^ _p{eii ^ _dic

findung beschalteten und an eine Spannungsquelle intens^J "»g*^^,. eingetragen ist. gelegten i^istungstransistors ηίΓνοη einer in Fig. 1 nicht dargestellten Span-

Fig. 2 infolge unterschiedlicher Ansteuerung des Die von einer in r ig.

nungsquellc abgegebene Spannung U„ wird variabel von einem geregelten Netzgerät entnommen. Zwcckmäßigerweise wird hierbei primärscitig von dreiphasigem Wechselstrom ausgegangen und über eine Sechs-Phasen-Glcichrichtung eine Rohgleichspannung erzeugt. Diese Rohglcichspannung besitzt wegen der Überdeckung der einzelnen Phasenanteile nur eine geringe WcHigkcit und ist im Gegensatz zu einer derart aus einphasigem Wechselstrom gleichgerichteten Rohgleichspannung pausenfrei. Bei einer aus einphasigem Wechselstrom erzeugten Rohgleichspannung muß die durch die endliche Diodcn-Schleusenspannung entstehende Pause durch einen kapazitiven Speicher, der mit einer endlichen Zeitkonstanle behaltet ist, überbrückt werden, während eine aus einem dreiphasigen Wechselstrom erzeugte Rohgleichspannung beispielsweise durch einen Schaltregler unter Vermeidung von Zeitkonstanter geglättet und stabilisiert werden kann. Damit ist e; möglich, auch die kapazitive Komponente eine

ίο Solarzellenanordnung ohne Schwierigkeiten zu simu licren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. a t ,!„.«ten soll Der Strom durch Satelliten ^^J^^IM an der Last

   ^^J^^IM an

   Patentansprüche: '^^TenS ider Transformation mit

   werden nacn enispn. _{nung der} Referenzquelle 1. Schaltungsanordnung zur Simulierung der dem.StromMund F ^ ^ u^eichheit beelektrischen Eigenschaften einer Solarzelle, da- 5 pichen und m _an^_romquclle parakllge-

   durchs kennzeichnet,daß ein über uen tatigb ·»«"·£"^ü£ ,_{er auf} „leiche Größe gebracht, i klt Leistungstransistor (T) schalteten ^«^^ deutschen Offen

   durchs kennzeichnet,daß ein über uen tatigb ··

   Emitter ueuengekoppelter Leistungstransistor (T) schalteten ^^^ deutsch

   ais spannungsabhängiger Vonviderstand in die ^ln J^_{1 18}t)0 208 ist ferner ein nach einem

   i Bttial verbundene Ausgangsleitung !hf^u"i^S" d Sonnensimulator

   Größe g
   deutschen Offen