EP0895146A1 - Operating point control device of an electrical energy generator, especially of a solar generator - Google Patents

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EP0895146A1
EP0895146A1 EP98401903A EP98401903A EP0895146A1 EP 0895146 A1 EP0895146 A1 EP 0895146A1 EP 98401903 A EP98401903 A EP 98401903A EP 98401903 A EP98401903 A EP 98401903A EP 0895146 A1 EP0895146 A1 EP 0895146A1
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Alphonse Barnaba
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66Regulating electric power
    • G05F1/67Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell

Abstract

The control system includes a load with a transformer (3), having primary (5) and secondary (6) windings. The primary winding (5) is fed from the solar energy electricity generator (GS) through a switch (7). The secondary winding (6) is connected in series with a diode (8) and the load (1,2). The system includes a sensor (11) which detects the average intensity of the current (Ip) circulating in the primary winding (5) of the transformer (3), and delivers a signal (Vdet) that represents this current (Ip). A control unit (12,13), which is sensitive to the signal (Vdet), controls operation of the switch (7) so as to establish in the primary winding (5) of the transformer (3) an average current (I-p) corresponding to a pre-determined operating regime for the generator (GS). The control unit (12,13) is designed to set the current (Ip) to a value which corresponds to the maximum power (Pmax) of the power delivered by the generator (GS).

Description

La présente invention est relative à un dispositif de commande du point de fonctionnement d'un générateur d'énergie électrique, notamment d'un générateur solaire alimentant une charge et, plus particulièrement, à un tel dispositif conçu pour faire fonctionner le générateur à sa puissance maximale. The present invention relates to a device for controlling the operating point of a power generator, in particular a solar generator powering a load, and more particularly, to such a device designed to operate the power generator Max.

On connaít un tel dispositif du brevet français n° 2 626 689 au nom de la demanderesse. Discloses such a device of the French Patent No. 2626689 in the name of the Applicant. Le dispositif décrit comprend un convertisseur à modulation de largeur d'impulsions couplé à un générateur de courant, des moyens délivrant des signaux représentatifs de la tension et du courant délivré par ledit générateur audit convertisseur, des moyens alimentés par lesdits signaux pour signaler l'existence ou non d'un état de décrochage du convertisseur, une boucle de régulation de la largeur d'impulsions comprenant elle-même des moyens de mesure de la tension délivrée par le convertisseur à une charge, un amplificateur différentiel, un inverseur, un intégrateur et des moyens de modulation de largeur d'impulsions commandant ledit convertisseur. The device described comprises a pulse width modulation converter coupled to a current generator, means delivering signals representative of the voltage and current outputted from said generator to said converter, means fed by said signal to signal the existence whether or not a stall condition of the converter, a control loop of the pulse width itself comprising means for measuring the voltage supplied by the converter to a load, a differential amplifier, an inverter, an integrator and pulse width modulation means for controlling said converter.

Le dispositif décrit permet bien de supprimer le phénomène de décrochage que l'on observe quand la puissance appelée par la charge devient supérieure à la puissance maximale que peut fournir le générateur. The device described allows both to eliminate the phenomenon of dropout is observed when the power demanded by the load exceeds the maximum power available from the generator. Il permet aussi de réguler le point de fonctionnement de l'alimentation de la charge en une position correspondant à la puissance maximale que peut délivrer cette alimentation comme en tout autre point de la caractéristique courant/tension du générateur. It also allows to regulate the power supply operating point of the charge at a position corresponding to the maximum power that can deliver this power supply as in any other point of the current / voltage characteristic of the generator. Il est cependant relativement complexe, comprenant entre autres deux capteurs pour l'intensité et la tension du courant délivré par le générateur, et donc coûteux. However, it is relatively complex, comprising between two other sensors for current and voltage of the current delivered by the generator, and therefore expensive.

Or, il existe actuellement un besoin pour un système d'alimentation de divers consommateurs d'énergie électrique installés dans des véhicules spatiaux tels que des satellites voués à des missions dites "économiques", dispositifs capable de réguler le fonctionnement de l'alimentation à sa puissance maximale ou à d'autres niveaux de puissance, et ceci tout en étant de réalisation aussi peu coûteuse que possible. However, there is currently a need for a supply of various consumers of electric power system installed in space vehicles such as satellites dedicated to so-called missions "economic" devices capable of controlling the operation of power to his maximum power or other power levels, and this while being realizable as inexpensive as possible.

A cet égard, on connaít de la publication intitulée "A minimum component photovoltaic array maximum power point tracker" par MJ Case et JJ Schoeman, présentée à la Conférence dite "European Space Power Conference" qui s'est tenue à Graz, en Autriche, du 23 au 27 août 1993, un dispositif de poursuite du point de puissance maximale d'un générateur solaire, relativement simple, constitué d'un générateur d'impulsions, d'un circuit échantillonneur/bloqueur, d'un modulateur de largeur d'impulsions, d'un transistor de puissance à effet de champ et d'une inductance. In this respect, we know of the publication "A minimum component photovoltaic array maximum power point tracker" by MJ Case and JJ Schoeman, presented at the conference called "European Space Power Conference", held in Graz, Austria, from 23 to 27 August 1993, a maximum power point tracking device of a solar generator, relatively simple, consisting of a pulse generator, a sample / hold circuit, a width of modulator pulses, a field effect power transistor and an inductor. Cependant, ce dispositif exige la détermination et l'utilisation d'un rapport entre la tension délivrée à la puissance maximale et la tension délivrée en circuit ouvert, rapport qui peut être faussé en cas de mauvais fonctionnement de certaines cellules d'un générateur solaire, du fait de salissures ou de détériorations, par exemple. However, this device requires determination and using a ratio of the voltage delivered at maximum power and the voltage output open circuit, report that can be distorted in case of malfunction of certain cells of a solar generator, due to dirt or damage, for example. En outre, ce dispositif n'est utilisable que lorsque le générateur solaire fonctionne en générateur de courant, alors qu'un tel générateur peut aussi, du fait de la forme sensiblement rectangulaire de sa caractéristique I GS = f (V GS ) représentée à la figure 1 du dessin annexé, fonctionner en générateur de tension. In addition, this device is usable only when the solar generator is operating as a current generator, so that such a generator can also, because of the substantially rectangular shape of its characteristic I GS = f (V GS) shown in Figure 1 of the accompanying drawing, in function voltage generator.

La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif de commande du point de fonctionnement d'un générateur solaire qui ne présente pas les inconvénients évoqués ci-dessus des dispositifs de la technique antérieure et qui soit donc simple et de réalisation peu coûteuse, permettant de fixer et réguler avec souplesse la position du point de fonctionnement du générateur, en tout point de la caractéristique courant/tension de celui-ci, et notamment au point correspondant à la fourniture d'une puissance électrique maximale par ledit générateur. The present invention therefore aims to provide a control device of the operating point of a solar generator that does not have the drawbacks mentioned above of the prior art devices and which is therefore simple and inexpensive to produce, allowing to set and regulate flexibly the position of the operating point of the generator, at any point of the current / voltage characteristic thereof, and in particular at the point corresponding to the provision of maximum electric power by said generator.

On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaítront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif de commande du point de fonctionnement d'un générateur d'énergie électrique alimentant une charge, ce dispositif étant remarquable en ce qu'il comprend a) un transformateur à accumulation d'énergie, à enroulements primaire et secondaire de sens inverses, l'enroulement primaire étant alimenté par le générateur sous la commande d'un interrupteur, l'enroulement secondaire étant connecté en série avec une diode et avec la charge, b) un détecteur sensible à l'intensité du courant moyen circulant dans l'enroulement primaire du tranformateur pour délivrer un signal représentatif de cette intensité, et c) des moyens de commande de la commutation de l'interrupteur, sensible audit signal pour établir dans l'enroulement primaire du transformateur un courant moyen correspondant à un point de fonctionnement prédéterminé du générateur. This object of the invention, as well as others which will emerge on reading the description which follows, with a device for controlling the operating point of an electric energy generator supplying a load, said device being characterized in that it comprises a) an accumulation of energy transformer primary and secondary windings in opposite directions, the primary winding being powered by the generator under control of a switch, the secondary winding being connected in series with a diode and with the load, b) a detector responsive to the intensity of the average current flowing in the primary winding of the transformer for providing a signal representative of this intensity, and c) control means for switching the switch, responsive to said signal to establish in the primary winding of the transformer an average current corresponding to a predetermined operating point of the generator.

Comme on le verra plus loin, ce dispositif de structure simple, à un seul détecteur, est donc économique, et cependant de fonctionnement très souple. As discussed below, this simple structure of the device, a single detector is economical, yet very flexible operation.

Suivant une caractéristique du dispositif selon l'invention, ce détecteur est constitué par un deuxième transformateur à accumulation d'énergie comprenant des enroulements primaire et secondaire de sens inverses, l'enroulement primaire étant traversé par le courant circulant dans l'enroulement primaire du premier transformateur, l'enroulement secondaire étant placé en série avec une diode et une charge, le signal délivré par le détecteur étant prélevé aux bornes de ladite charge. According to one characteristic of the device according to the invention, the detector is constituted by a second stored energy transformer comprising primary and secondary windings in opposite directions, the primary winding being crossed by the current flowing in the primary winding of the first transformer, the secondary winding being placed in series with a diode and a load, the signal delivered by the detector is taken at the terminals of said load.

Suivant une autre caractéristique du dispositif suivant l'invention, les moyens de commande de celui-ci comprennent un microcontrôleur alimenté par le signal délivré par le détecteur et représentatif du courant moyen circulant dans l'enroulement primaire du premier transformateur à accumulation d'énergie électrique et un convertisseur amplitude-durée alimenté par un signal de consigne élaboré par le microcontrôleur, pour commander la commutation de l'interrupteur avec un signal à modulation de largeur d'impulsions. According to another feature of the device according to the invention, the control means thereof comprise a microcontroller powered by the signal delivered by the sensor and representative of the average current flowing in the primary winding of the first transformer to electric energy storing and an amplitude-duration converter fed with a set point signal generated by the microcontroller, for controlling the switching of the switch with a pulse width modulated signal.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel : Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description and examining the accompanying drawings in which:

  • les figures 1 et 4 représentent des graphes utiles à la compréhension du fonctionnement du dispositif suivant l'invention, Figures 1 and 4 are graphs useful in understanding the operation of the device according to the invention,
  • la figure 2 est un schéma fonctionnel du dispositif suivant l'invention, et FIG 2 is a block diagram of the device according to the invention, and
  • les figures 3 et 5 sont des schémas fonctionnels du détecteur et du convertisseur amplitude-durée, respectivement, formant partie du dispositif suivant l'invention. Figures 3 and 5 are block diagrams of the detector and of amplitude-duration converter, respectively, forming part of the device according to the invention.

On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où l'on a représenté en trait plein la caractéristique courant/tension I GS = f(V GS ) d'un générateur solaire d'énergie électrique typique. Referring to Figure 1 of the attached drawing which shows in full lines the current / voltage characteristic I GS = f (V GS) of a solar generator of typical electrical energy. Le graphe de cette caractéristique présente, comme représenté, une allure généralement rectangulaire comportant une partie sensiblement parallèle à l'axe des tensions et une autre partie sensiblement parallèle à l'axe des intensités, ces deux parties étant raccordées par une partie arrondie. The graph of this characteristic has, as shown, a generally rectangular shape having a portion substantially parallel to the axis of tension and another portion substantially parallel to the axis of intensities, these two parts being connected by a rounded portion. Dans un satellite, par exemple, un générateur solaire débite ordinairement dans une batterie d'accumulateurs et dans divers consommateurs d'énergie électrique constitués par des équipements du satellite. In a satellite, for example, a solar generator ordinarily discharges into a secondary battery and various consumers of electrical energy constituted by satellite equipment. Le point de fonctionnement du générateur est alors situé à l'intersection de sa caractéristique courant/tension avec une droite de charge passant l'origine des coordonnées. The operating point of the generator is then located at the intersection of its current / voltage characteristic with a load line through the origin of coordinates. Ce point peut ainsi se situer sur diverses parties de la caractéristique, par exemple à son intersection avec la droite de charge D 1 , sur la partie de cette caractéristique où le courant reste sensiblement constant, soit quand le générateur fonctionne en "générateur de courant". This point can thus be placed on various portions of the feature, for example at its intersection with the load line D 1, on the part of the characteristic where the current remains substantially constant, or when the generator operates in "current generator" . Il pourrait de même se situer sur la partie de la caractéristique où la tension est sensiblement constante, si l'on recherche un fonctionnement en "générateur de tension". It might as well be on the part of the characteristic where the voltage is substantially constant, if we search operation in "voltage generator".

Sur la figure 1, on a aussi représenté en trait interrompu le graphe de la puissance P GS délivrée par le générateur en fonction de la tension V GS qu'il délivre. In Figure 1, it was also shown in the broken line graph of the power P GS delivered by the generator as a function of the voltage V GS that it delivers. Du fait que Because P GS = I GS x V GS P GS = I x V GS GS , on comprend que P GS présente un maximum là où la surface du rectangle de diagonale OF à côtés parallèles aux coordonnées, est maximale, soit quand la droite de charge D coupe la caractéristique en F m , dans la partie arrondie de la caractéristique courant/tension du générateur. , It is understood that P GS has a maximum where the surface of the diagonal rectangle OF with sides parallel to the coordinate is maximum or when the D load line intersects the characteristic of F m in the rounded portion of the current / generator voltage.

Pour utiliser au mieux l'énergie délivrée par le générateur solaire, notamment dans le cadre de missions "économiques" évoquées dans le préambule de la présente description, il convient de disposer de moyens permettant d'ajuster constamment le point de fonctionnement du générateur de manière que celui-ci corresponde aux conditions de fourniture de la puissance maximale de celui-ci. To best use the energy delivered by the solar generator, particularly in the context of "economic" missions mentioned in the preamble of this description, it should have means to constantly adjust the operating point of the generator so that it meets the conditions of supply of maximum power of it. La caractéristique du générateur solaire étant fortement variable, tout en conservant la même allure générale, en fonction de l'éclairement et de l'état des panneaux solaires du générateur, il convient de disposer de moyens permettant de réguler en permanence la position de ce point de fonctionnement de manière à tirer du générateur solaire la puissance maximale disponible. The characteristic of the solar generator is highly variable, while maintaining the same overall look, depending on the lighting and state of the solar panels of the generator, it is necessary to have means to regulate continuously the position of this point operating so as to pull the solar generator's maximum power available. Les principes exposés ci-dessus aident à comprendre le fonctionnement du dispositif de commande suivant l'invention, dont on va maintenant décrire la structure en liaison avec la figure 2. The principles outlined above help to understand the operation of the control device of the invention, which will now describe the connection structure with the 2.

Sur cette figure, on a représenté le générateur solaire GS débitant sur une charge représentée par une batterie d' accumulateurs 1 et une résistance 2 symbolisant divers consommateurs d'énergie électrique embarqués dans un satellite par exemple. In this figure, the solar generator GS debiting there is shown a load represented by a storage battery 1 and a resistor 2 symbolizing various consumers of electrical energy on board a satellite for example.

Suivant une caractéristique de la présente invention, le générateur GS débite sur cette charge à travers un transformateur 3 à accumulation d'énergie, dont les enroulements primaire 5 et secondaire 6 sont de sens inverses comme indiqué par les points placés sur ces enroulements. According to a feature of the present invention, the GS generator delivers this load through a transformer 3 stored energy, the primary 5 and secondary windings 6 are in opposite directions as indicated by the dots placed on these windings. L'enroulement primaire 5 est alimenté par le générateur, sous la commande d'un interrupteur 7, avantageusement électronique, placé en série avec cet enroulement entre une borne de celui-ci et la masse. The primary winding 5 is supplied by the generator under control of a switch 7, preferably electronic, placed in series with this winding between one terminal thereof and the ground.

Au secondaire, le transformateur 3 est associé à une diode 8 disposée en série avec l'enroulement 6 et un condensateur 9 monté entre les bornes de l'enroulement, en parallèle avec la charge 1,2. The secondary, the transformer 3 is associated with a diode 8 arranged in series with the coil 6 and a capacitor 9 connected between the terminals of the winding, in parallel with the load 1.2.

Un autre condensateur 10 est monté entre la sortie du générateur GS et la masse. Another capacitor 10 is connected between the output of the generator GS and ground. Vu du transformateur 3, ce condensateur fait apparaítre, en régime dynamique, le générateur GS code un générateur de tension. Having regard to the transformer 3, this capacitor shows, under dynamic conditions, the GS code generator a voltage generator.

On reconnaít dans le montage décrit ci-dessus une alimentation à découpage du type "fly-back". It is recognized in the arrangement described above a switching power supply such as "fly-back". On sait que lorsque l'interrupteur 7 est fermé, l'enroulement 5 se charge alors que la diode 8 bloque toute décharge de l'enroulement 6. C'est alors la capacité 9 qui alimente la charge, avec la batterie d'accumulateurs 1. Quand l'interrupteur 7 s'ouvre, l'énergie accumulée dans l'enroulement 6 est débitée dans la charge et le condensateur 9. It is known that when the switch 7 is closed, the winding 5 is charged while the diode 8 blocks any discharge to the coil 6. Then the capacitor 9 which supplies the load with the battery pack 1 . When the switch 7 is opened, the energy stored in the winding 6 is charged in the load and the capacitor 9.

Grâce à la présence d'une telle alimentation "à découpage" et à transformateur à accumulation d'énergie dans le dispositif suivant l'invention, celui-ci bénéficie de l'isolation galvanique apportée par la présence de ce transformateur entre le générateur et la charge. Thanks to the presence of such feed "Switching" and stored energy in the transformer device according to the invention, it benefits from the galvanic isolation provided by the presence of the transformer between the generator and the charge. En outre, comme on le verra plus loin, cette alimentation donne au dispositif suivant l'invention une grande souplesse, permettant de fixer le point de fonctionnement du générateur solaire en tout point de sa caractéristique courant/tension et notamment au point correspondant à la fourniture d'une puissance maximale par ce générateur. In addition, as discussed below, this power supply gives the device according to the invention a great flexibility, allowing to fix the operating point of the solar generator at any point of its current / voltage characteristic and in particular at the point corresponding to the supply of a maximal power by the generator.

Pour assurer cette commande du point de fonctionnement du générateur solaire, le dispositif suivant l'invention comprend en outre un détecteur 11 sensible au courant moyen I p circulant dans l'enroulement primaire du transformateur 3 pour délivrer un signal de tension V det représentatif de l'intensité de ce courant. To provide this control of the operating point of the solar generator, the device according to the invention further comprises a detector 11 sensitive to the average current I p flowing in the primary winding of the transformer 3 for supplying a voltage representative signal V det of the intensity of this current. Ce signal est délivré à des moyens de commande constitués par un microcontrôleur 12, par exemple, ce microcontrôleur étant dûment programmé pour former, à partir du signal V det un signal de consigne V cons délivré à un convertisseur amplitude-durée 13 commandant l'interrupteur 7. Les moyens 11,12,13 constituent ainsi une boucle de régulation du courant moyen passant dans l'enroulement primaire 5 du transformateur 3, la régulation de ce courant moyen à une valeur prédéterminée permettant de fixer le point de fonctionnement du générateur solaire, comme on l'expliquera plus loin. This signal is delivered to control means constituted by a microcontroller 12, for example, this microcontroller is suitably programmed to form, from the signal V det a reference signal V cons delivered to an amplitude-duration converter 13 controlling the switch 7. 11,12,13 means thus constitute a regulation loop of average current through the primary winding 5 of the transformer 3, the regulation of the average current to a predetermined value for setting the operating point of the solar generator, as will be explained further.

Le détecteur 11 est représenté en plus de détails à la figure 3. Sur cette figure, il apparaít que ce détecteur est constitué par un deuxième transformateur 14 à accumulation d'énergie, fonctionnant en mode "lourd" dont l'enroulement primaire 15 est alimenté par le courant I p délivré par le générateur à l'enroulement primaire du premier transformateur 3, et dont l'enroulement secondaire 16 est monté en série avec une diode 17. La tension V det est prélevée entre les bornes d'une charge constituée par une résistance 18 et un condensateur 19 montés en parallèle entre la diode 7 et une borne de l'enroulement secondaire 16. The detector 11 is shown in more detail in Figure 3. In this figure, it appears that this detector is constituted by a second transformer 14 to power storage, operating in "heavy" mode, the primary winding 15 is powered by the current I p supplied by the generator to the primary winding of the first transformer 3 and the secondary winding 16 is connected in series with a diode 17. the voltage V det is imposed between the terminals of a load constituted by a 18 and a capacitor 19 connected in parallel resistor between the diode 7 and a terminal of the secondary winding 16.

On démontre par le calcul qu'en régime statique la tension V det mesurée aux bornes de l'enroulement secondaire 16 est proportionnelle au courant moyen passant dans l'enroulement primaire 4, ce courant moyen étant alors constitué par le courant I GS délivré par le générateur solaire. It is shown by calculation that the static mode voltage V det measured at the terminals of the secondary winding 16 is proportional to the average current flowing in the primary winding 4, the average current then being constituted by the current I delivered by the GS solar generator. On démontre aussi qu'en tout point de fonctionnement du générateur solaire, le graphe de V det en fonction de V GS présente la même allure que celui de la puissance P GS en fonction de V GS . It also demonstrates that in any point of the solar generator, the graph of V det function of V GS has the same appearance as that of the power P GS based on V GS. On a représenté ces deux graphes sur la figure 4 où il apparaít qu'ils présentent tous les deux un maximum pour la même valeur de V GS . These two graphs is shown in Figure 4 where it appears that they both have a maximum for the same value of V GS. Ceci peut se comprendre si l'on considère que le courant moyen I p porte toute l'énergie délivrée par le générateur solaire et doit donc être maximal quand le générateur solaire délivre sa puissance maximale. This can be understood if one considers that the average current I p door all the energy delivered by the solar generator and must be maximum when the solar generator delivers its maximum power.

Suivant l'invention, on tire parti de cette caractéristique du graphe de V det en fonction de V GS pour extraire du générateur solaire sa puissance maximale, et ceci à l'aide d'un seul détecteur, le détecteur 11 du courant moyen passant dans l'enroulement primaire du transformateur 14, solution particulièrement avantageuse aussi bien du point de vue économique que du point de vue fiabilité. According to the invention, advantage is taken of this feature of the V det graph function of V GS to extract the solar generator maximum power, and this using a single detector, the detector 11 of the average current through the primary winding of transformer 14, a particularly advantageous solution both from the economic point of view that the reliability point of view. Pour ce faire, on utilise une programmation adéquate du microcontrôleur 12 propre à permettre le calcul de la valeur d'un signal de consigne V cons délivré au convertisseur amplitude-durée 13, représenté en plus de détails à la figure 5. To do this, using a suitable programming of the own microcontroller 12 to enable calculation of the value of a reference signal V cons delivered to the amplitude-time converter 13, shown in more detail in Figure 5.

Celui-ci comprend essentiellement un comparateur 20 dont une entrée 21 reçoit le signal V cons (ou un signal proportionnel à celui-ci) et dont une autre entrée 22 est alimentée classiquement par un signal en dents de scie S 1 , de période fixe T. La sortie du comparateur 20 fait commuter l'un ou l'autre de deux transistors 23, 24 de type opposé, dont les circuits émetteur/collecteur sont montés en série entre une ligne à la tension V dd et la masse de manière à produire un signal S 2 de même période que S 1 , et dont le rapport cyclique t/T est fonction de V cons . This essentially includes a comparator 20 having an input 21 receives the V cons signal (or a signal proportional thereto) and whose other input 22 is conventionally fed by a sawtooth signal S 1, fixed period T . the output of comparator 20 is switched to either of two transistors 23, 24 of the opposite type, whose emitter circuits / collector are connected in series between a line at the voltage V dd and ground so as to produce a signal S 2 having the same period as S 1, and whose t / T duty cycle is a function of V cons.

Ce signal S 2 , à modulation de largeur d'impulsions ou signal "PWM", commande la commutation de l'interrupteur électronique 7, comme cela est représenté à la figure 2. Cet interrupteur peut être constitué par un transistor dont le circuit émetteur/collecteur est placé en série avec l'enroulement primaire 5 du transformateur 3 et dont la base est commandée par le signal S 2 . This signal S 2, modulation or pulse width "PWM" signal, controls the switching of the electronic switch 7, as shown in Figure 2. This switch may be constituted by a transistor whose emitter circuit / manifold is placed in series with the primary winding 5 of transformer 3 and the base of which is controlled by signal S 2.

On comprend qu'en commandant convenablement le microcontrôleur 12 pour qu'il délivre une valeur de V cons correspondant à un point de fonctionnement prédéterminé du générateur solaire, on peut réguler la position de ce point de fonctionnement en tout point choisi de la caractéristique courant/tension du générateur solaire, de manière à commander la puissance électrique P GS délivrée par le générateur GS. It is understood that by controlling suitably the microcontroller 12 so that it outputs a value of V cons corresponding to a predetermined operating point of the solar generator, one can regulate the position of the operating point at any chosen point of the current / solar generator voltage, thereby controlling the electric power P delivered by the GS GS generator.

En particulier, c'est ainsi que le microcontrôleur 12 peut être programmé pour rechercher, à partir de la connaissance du graphe de V det (voir figure 4), la valeur de V cons a délivrer au convertisseur amplitude-durée 13 pour que le générateur solaire fonctionne à sa puissance maximale, compte tenu du niveau de l'éclairement actuel des cellules solaires du générateur. In particular, this way the microcontroller 12 may be programmed to search, from the knowledge of V det graph (see Figure 4), the value of V cons has deliver to amplitude-duration converter 13 for the generator solar works at maximum output, given the current level of illumination of the solar cells of the generator. Diverses stratégies connues de recherche du maximum d'une grandeur sont utilisables à cet effet. Various strategies known to search for the maximum of a quantity can be used for this purpose. Le microcontrôleur peut, par exemple, commander des variations de la valeur de consigne V cons , d'excursion V ac , les évolutions des mesures x 1 ,x 2 ,x 3 , ... de V det fournies par le détecteur 11 lors de cette excursion, et notamment le sens des variations de ces mesures, permettant de localiser la position x 2 du sommet du graphe et donc la valeur V cons correspondant à ce sommet. The microcontroller may, for example, order changes in the set value V cons, V ac excursion, changes in measurements x 1, x 2, x 3, ... V det provided by the detector 11 when this excursion, and in particular the direction of changes in these measurements, for locating the position x 2 of the vertex of the graph and thus the value V cons corresponding to this vertex.

Les variations de V cons commandées par le microcontrôleur s'opèrent classiquement par pas. Changes in V cons controlled by the microcontroller conventionally operate by step. On peut facilement faire varier le pas en fonction, par exemple, de la position du point de fonctionnement du générateur solaire. It is easy to vary the pitch depending, for example, the position of the operating point of the solar generator. Si l'on considère que le fonctionnement dynamique du dispositif suivant l'invention est très différent suivant qu'il fonctionne en générateur de courant ou en générateur de tension, cette possibilité de variation du pas de la commande est avantageuse car elle permet d'adapter celle-ci au fonctionnement dynamique qui résulte du point de fonctionnement choisi, par exemple à droite ou à gauche du point correspondant à la fourniture de la puissance maximale. If we consider that the dynamic operation of the device according to the invention is very different depending on whether it operates as a current generator or voltage generator, this possibility of variation of the pitch of the control is advantageous because it allows to adapt thereof in dynamic operation which results from the selected operating point, for example right or left of the point corresponding to the supply of the maximum power.

Il apparait maintenant que l'invention permet bien d'atteindre les buts fixes, à savoir fournir un dispositif de commande du point de fonctionnement d'un générateur solaire d'énergie électrique, permettant de faire fonctionner ce générateur à sa puissance maximale aussi bien qu'à toute autre puissance plus faible, ce qui est avantageux notamment pour adapter cette puissance aux variations de consommation des consommateurs alimentés, notamment lorsque ceux-ci comptent une batterie d'accumulateurs qui atteint sa charge maximale. It now appears that the invention achieves the fixed goals, namely to provide a device for controlling the operating point of a solar generator of electrical energy for operating the generator at its maximum power as well that 'any other lower power, which is advantageous especially for adapting the power fed to the consumer consumption variations, especially when they have a battery that reaches its maximum load. Le dispositif est en outre simple, et donc de réalisation économique, et souple, grâce à l'utilisation d'un microcontrôleur, qui permet une gestion automatique du dispositif, sans entretien ou recalibrage. The device is also simple, and therefore economical to produce, and flexible through the use of a microcontroller, which allows automatic management of the system, maintenance or recalibration.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown which has been given as an example. C'est ainsi que le dispositif suivant l'invention peut s'adapter à des générateurs d'énergie électrique autres que du type à cellules solaires, en particulier quand la caractéristique courant/tension de ce générateur présente une allure qui se rapproche de celle d'un générateur solaire. Thus the device according to the invention can be adapted to power generators other than type solar cells, in particular when the current / voltage characteristic of this generator has a shape which approximates that of a solar generator.

Claims (9)

  1. Dispositif de commande du point de fonctionnement d'un générateur d'énergie électrique (GS) alimentant une charge comprenant a) un transformateur (3) à accumulation d'énergie, à enroulements primaire (5) et secondaire (6) de sens inverses, l'enroulement primaire (5) étant alimenté par le générateur (GS) sous la commande d'un interrupteur (7), l'enroulement secondaire (6) étant connecté en série avec une diode (8) et avec la charge (1,2), caractérisé en ce qu'il comprend b) un détecteur (11) sensible à l'intensité du courant moyen (I p ) circulant dans l'enroulement primaire (5) du transformateur (3) pour délivrer un signal (V dét ) représentatif de cette intensité, et c) des moyens de commande (12,13) de la commutation de l'interrupteur (7), sensibles audit signal (V dét ) pour établir dans l'enroulement primaire (5) du transformateur (3) un courant moyen (I p ) correspondant à un point de fonctionnement prédéterminé du générateur (GS). Device for controlling the operating point of an electrical energy generator (GS) supplying a load comprising a) a transformer (3) for accumulation of energy, a primary winding (5) and secondary (6) in opposite directions, the primary winding (5) being supplied by the generator (GS) under the control of a switch (7), the secondary winding (6) being connected in series with a diode (8) and with the load (1, 2), characterized in that it comprises b) a detector (11) responsive to the intensity of the average current (I p) flowing in the primary winding (5) of the transformer (3) for outputting a signal (V det ) representative of said intensity, and c) control means (12,13) for switching the switch (7), responsive to said signal (V det) to establish in the primary winding (5) of the transformer (3 ) an average current (I p) corresponding to a predetermined operating point of the generator (GS).
  2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande (12,13) sont conçus pour établir ledit courant moyen (I p ) à une valeur correspondant au maximum (P max ) de la puissance délivrée par ledit générateur (GS). Device according to Claim 1, characterized in that said control means (12,13) are adapted to establish said average current (I p) to a value corresponding to the maximum (P max) of the power delivered by said generator (GS ).
  3. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit détecteur (11) comprend un transformateur (14) à accumulation d'énergie comprenant des enroulements primaire (15) et secondaire (16) de sens inverses, l'enroulement primaire (15) étant traversé par le courant (I p ) circulant dans l'enroulement primaire (5) du transformateur (3), l'enroulement secondaire étant placé en série avec une diode (8) et une charge (18,19), le signal (V det ) étant prélevé aux bornes de la charge (18,19). Device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that said detector (11) comprises a transformer (14) energy storage comprising primary windings (15) and secondary (16) of opposite sense, the primary winding (15) being traversed by the current (I p) flowing in the primary winding (5) of the transformer (3), the secondary winding being placed in series with a diode (8) and a load (18, 19), the signal (V det) being taken at the terminals of the load (18,19).
  4. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent un microcontrôleur (12) alimenté par ledit signal (V det ) représentatif du courant moyen (I p ) circulant dans l'enroulement primaire (5) du transformateur (3) à accumulation d'énergie électrique, et un convertisseur amplitude-durée (13) alimenté par un signal de consigne (V cons ) élaboré par le microcontrôleur, pour commander la commutation de l'interrupteur (7) avec un signal (S 2 ) à modulation de largeur d'impulsions. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said control means comprise a microcontroller (12) supplied with said signal (V det) representative of the average current (I p) circulating in the primary winding ( 5) of the transformer (3) for accumulation of electrical energy, and an amplitude-duration converter (13) fed with a set point signal (V cons) produced by the microcontroller for controlling the switching of the switch (7) with a signal (S 2) pulse width modulation.
  5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que ledit microcontrôleur est programmé pour délivrer un signal de consigne (V cons ) propre à réguler la position du point de fonctionnement du générateur (GS) de manière à assurer la fourniture par celui-ci d'une puissance électrique prédéterminée. Device according to Claim 4, characterized in that said microcontroller is programmed to deliver a set point signal (V cons) adapted to regulate the position of the operating point of the generator (GS) so as to ensure the supply by the latter of a predetermined electric power.
  6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le pas des variations du signal de consigne (V cons ) est fonction de la position du point de fonctionnement choisi. Device according to Claim 5, characterized in that the pitch variation of the set point signal (V cons) is a function of the position of the chosen operating point.
  7. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le microcontrôleur (12) est programmé pour rechercher le point de fonctionnement correspondant à la puissance maximale du générateur (GS) par l'observation des sens de variations du signal (V det ) délivré par le détecteur (11) lors d'une excursion (V ac ) du signal de consigne (V cons ). Device according to any one of claims 5 and 6, characterized in that the microcontroller (12) is programmed to search for the operating point corresponding to the maximum power of the generator (GS) by observing the direction of variations in the signal (V det) delivered by the detector (11) during an excursion (V ac) of the set point signal (V cons).
  8. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à un générateur solaire d'énergie électrique. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is associated with a solar electrical energy generator.
  9. Véhicule spatial équipé d'un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8. A spacecraft equipped with a device according to any one of claims 1 to 8.
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