EP0895146A1 - Dispositif de commande du point de fonctionnement d'un générateur d'énergie électrique, notamment d'un générateur solaire - Google Patents

Dispositif de commande du point de fonctionnement d'un générateur d'énergie électrique, notamment d'un générateur solaire Download PDF

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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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generator
signal
transformer
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operating point
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Alphonse Barnaba
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Centre National dEtudes Spatiales CNES
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic 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
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell

Definitions

  • the present invention relates to a device generator operating point control electrical energy, including a solar generator supplying a load and, more particularly, to such a device designed to operate the generator at its maximum power.
  • the device described includes a width modulation converter of pulses coupled to a current generator, means delivering signals representative of the voltage and of the current delivered by said generator to said converter, means supplied by said signals to signal the existence or not of a state of dropping out of the converter, a width regulation loop pulse itself comprising means for measuring the voltage delivered by the converter to a load, a differential amplifier, inverter, integrator and pulse width modulation means controlling said converter.
  • the device described makes it possible to eliminate the dropout phenomenon that is observed when the power called by the load becomes greater than the maximum power that the generator can provide. he also allows to regulate the operating point of feeding the load to a corresponding position at the maximum power that this supply can deliver as in any other point of the characteristic generator current / voltage. It is however relatively complex, including two sensors for current intensity and voltage delivered by the generator, and therefore expensive.
  • the present invention therefore aims to achieve a operating point control device of a solar generator which does not have the disadvantages mentioned above devices of the technique which is therefore simple and of little realization expensive, allowing flexible fixing and regulation the position of the generator operating point, any point of the current / voltage characteristic of this one, and in particular at the point corresponding to the supply of maximum electrical power by said generator.
  • This object of the invention is achieved, as well as other which will appear on reading the description which will track, with a point of control device operation of an electric power generator supplying a load, this device being remarkable in what it includes a) a storage transformer of energy, with primary and secondary sense windings reverse, the primary winding being supplied by the generator under the control of a switch, winding secondary being connected in series with a diode and with the load, b) a detector sensitive to the intensity of the average current flowing in the primary winding of the transformer to deliver a signal representative of this intensity, and c) means for controlling the switch switching, sensitive to said signal for establish a primary winding in the transformer average current corresponding to an operating point predetermined generator.
  • this device for simple structure, with a single detector, is therefore economical, and yet very flexible to operate.
  • this detector is constituted by a second energy storage transformer comprising primary and secondary windings in opposite directions, the primary winding being traversed 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 being sampled at the terminals of said load.
  • control means thereof include a signal-powered microcontroller delivered by the detector and representative of the current means circulating in the primary winding of the first electric storage transformer and a amplitude-duration converter supplied by a signal setpoint developed by the microcontroller, to control switching the switch with a signal to pulse width modulation.
  • the graph of this characteristic has, as shown, a generally rectangular shape comprising a part substantially parallel to the axis of the voltages and another part substantially parallel to the axis of the intensities, these two parts being connected by a rounded part.
  • a solar generator ordinarily feeds into a storage battery and into various consumers of electrical energy constituted by satellite equipment. The generator operating point is then located at the intersection of its current / voltage characteristic with a load line passing the origin of the coordinates.
  • This point can thus be located on various parts of the characteristic, for example at its intersection with the load line D 1 , on the part of this characteristic where the current remains substantially constant, ie when the generator operates as a "current generator” . It could likewise be located on the part of the characteristic where the voltage is substantially constant, if we are looking for operation as a "voltage generator”.
  • This figure shows the generator solar GS discharging on a load represented by a storage battery 1 and a resistor 2 symbolizing various consumers of electrical energy on board a satellite for example.
  • the GS generator delivers on this load through a energy storage transformer 3, the primary 5 and secondary 6 windings are meaningless inverses as indicated by the points placed on these windings.
  • the primary winding 5 is supplied by the generator, under the control of a switch 7, advantageously electronic, placed in series with this winding between a terminal thereof and ground.
  • transformer 3 is associated with a diode 8 arranged in series with the winding 6 and a capacitor 9 mounted between the terminals of the winding, in parallel with the load 1.2.
  • Another capacitor 10 is mounted between the output of the GS generator and the mass. Seen from transformer 3, this capacitor shows up, in dynamic regime, the generator GS codes a voltage generator.
  • this one benefits from the galvanic isolation provided by the presence of this transformer between the generator and the charge. Furthermore, as will be seen later, this power supply gives the device according to the invention a great flexibility, allowing to fix the point of operation of the solar generator at any point in its current / voltage characteristic and in particular at the point corresponding to the provision of maximum power by this generator.
  • the device further comprises a detector 11 sensitive to the average current I p flowing in the primary winding of the transformer 3 to deliver a voltage signal V det representative of the intensity of this current.
  • This signal is delivered to control means constituted by a microcontroller 12, for example, this microcontroller being duly programmed to form, from the signal V det a reference signal V cons delivered to an amplitude-duration converter 13 controlling the switch 7.
  • the means 11, 12, 13 thus constitute a loop for regulating the average current passing through the primary winding 5 of the transformer 3, the regulation of this average current at a predetermined value making it possible to fix the operating point of the solar generator, as will be explained later.
  • the detector 11 is shown in more detail in Figure 3.
  • this detector is constituted by a second transformer 14 with energy accumulation, operating in "heavy" mode whose primary winding 15 is supplied by the current I p delivered by the generator to the primary winding of the first transformer 3, and whose secondary winding 16 is connected in series with a diode 17.
  • the voltage V det is taken between the terminals of a load constituted by a resistor 18 and a capacitor 19 mounted in parallel between the diode 7 and a terminal of the secondary winding 16.
  • this characteristic of the graph of V det as a function of V GS is used to extract from the solar generator its maximum power, and this using a single detector, the detector 11 of the mean current passing through the primary winding of the transformer 14, a particularly advantageous solution both from the economic point of view and from the reliability point of view.
  • adequate programming of the microcontroller 12 is used which is suitable for calculating the value of a reference signal V cons delivered to the amplitude-duration converter 13, shown in more detail in FIG. 5.
  • the output of comparator 20 switches one or the other of two transistors 23, 24 of opposite type, whose emitter / collector circuits are connected in series between a line at voltage V dd and ground so as to produce a signal S 2 of the same period as S 1 , and whose duty cycle t / T is a function of V cons .
  • This signal S 2 controls the switching of the electronic switch 7, as shown in FIG. 2.
  • This switch can be constituted by a transistor whose emitter circuit / collector is placed in series with the primary winding 5 of the transformer 3 and whose base is controlled by the signal S 2 .
  • the microcontroller 12 can be programmed to search, from knowledge of the graph of V det (see FIG. 4), the value of V cons to be delivered to the amplitude-duration converter 13 so that the generator solar works at its maximum power, taking into account the level of current illumination of the generator solar cells.
  • the microcontroller can, for example, control variations of the set value V cons , of excursion V ac , the changes in the measurements x 1 , x 2 , x 3 , ... of V det provided by the detector 11 during this excursion, and in particular the direction of the variations of these measurements, making it possible to locate the position x 2 of the vertex of the graph and therefore the value V cons corresponding to this vertex.
  • V cons controlled by the microcontroller conventionally operate in steps.
  • the pitch can easily be varied depending, for example, on the position of the operating point of the solar generator. 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 as a voltage generator, this possibility of variation of the pitch of the control is advantageous because it makes it possible to adapt this dynamic operation resulting from the selected operating point, for example to the right or left of the point corresponding to the supply of maximum power.
  • the invention allows achieve the set goals of providing a operating point control device of a solar generator of electrical energy, allowing operate this generator at maximum power as well as any other weaker power, which is particularly advantageous for adapting this power to changes in consumption by consumers fed, especially when these have a battery accumulators which reaches its maximum charge.
  • the device is also simple, and therefore of realization economical and flexible, thanks to the use of a microcontroller, which allows automatic management of the device, without maintenance or recalibration.
  • the invention is not limited to the mode described and depicted as an example. This is how the device according to the invention can be adapted to generators electric power other than cell type solar, especially when the characteristic current / voltage of this generator has a shape which is close to that of a solar generator.

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Abstract

Le dispositif comprend 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), b) un détecteur (11) sensible à l'intensité du courant moyen (Ip) circulant dans l'enroulement primaire (5) du transformateur (3) pour délivrer un signal (Vdét) représentatif de cette intensitté, et c) des moyens de commande de la commutation de l'interrupteur (7), sensibles audit signal (Vdét) pour établir dans l'enroulement primaire (5) du transformateur (3) un courant moyen (Ip) correspondant à un point de fonctionnement prédéterminé du générateur GS. <IMAGE>

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.
On connaít un tel dispositif du brevet français n° 2 626 689 au nom de la demanderesse. 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.
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. 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. 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.
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.
A cet égard, on connaít de la publication intitulée "A minimum component photovoltaic array maximum power point tracker" par M.J. Case et J.J. 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. 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. 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 IGS= f (VGS) représentée à la figure 1 du dessin annexé, fonctionner en générateur de tension.
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.
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.
Comme on le verra plus loin, ce dispositif de structure simple, à un seul détecteur, est donc économique, et cependant de fonctionnement très souple.
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.
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.
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 :
  • les figures 1 et 4 représentent des graphes utiles à la compréhension du fonctionnement du dispositif suivant l'invention,
  • la figure 2 est un schéma fonctionnel du dispositif suivant l'invention, et
  • les figures 3 et 5 sont des schémas fonctionnels du détecteur et du convertisseur amplitude-durée, respectivement, formant partie du dispositif suivant l'invention.
On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où l'on a représenté en trait plein la caractéristique courant/tension IGS = f(VGS) d'un générateur solaire d'énergie électrique typique. 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. 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. 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. Ce point peut ainsi se situer sur diverses parties de la caractéristique, par exemple à son intersection avec la droite de charge D1, sur la partie de cette caractéristique où le courant reste sensiblement constant, soit quand le générateur fonctionne en "générateur de courant". 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".
Sur la figure 1, on a aussi représenté en trait interrompu le graphe de la puissance PGS délivrée par le générateur en fonction de la tension VGS qu'il délivre. Du fait que PGS = IGS x VGS , on comprend que PGS 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 Fm, dans la partie arrondie de la caractéristique courant/tension du générateur.
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. 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. 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.
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.
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. 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.
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.
Un autre condensateur 10 est monté entre la sortie du générateur GS et la masse. Vu du transformateur 3, ce condensateur fait apparaítre, en régime dynamique, le générateur GS code un générateur de tension.
On reconnaít dans le montage décrit ci-dessus une alimentation à découpage du type "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.
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. 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.
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 Ip circulant dans l'enroulement primaire du transformateur 3 pour délivrer un signal de tension Vdet représentatif de l'intensité de ce courant. 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 Vdet un signal de consigne Vcons 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.
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 Ip 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 Vdet 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.
On démontre par le calcul qu'en régime statique la tension Vdet 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 IGS délivré par le générateur solaire. On démontre aussi qu'en tout point de fonctionnement du générateur solaire, le graphe de Vdet en fonction de VGS présente la même allure que celui de la puissance PGS en fonction de VGS. 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 VGS. Ceci peut se comprendre si l'on considère que le courant moyen Ip porte toute l'énergie délivrée par le générateur solaire et doit donc être maximal quand le générateur solaire délivre sa puissance maximale.
Suivant l'invention, on tire parti de cette caractéristique du graphe de Vdet en fonction de VGS 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. Pour ce faire, on utilise une programmation adéquate du microcontrôleur 12 propre à permettre le calcul de la valeur d'un signal de consigne Vcons délivré au convertisseur amplitude-durée 13, représenté en plus de détails à la figure 5.
Celui-ci comprend essentiellement un comparateur 20 dont une entrée 21 reçoit le signal Vcons (ou un signal proportionnel à celui-ci) et dont une autre entrée 22 est alimentée classiquement par un signal en dents de scie S1, 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 Vdd et la masse de manière à produire un signal S2 de même période que S1, et dont le rapport cyclique t/T est fonction de Vcons.
Ce signal S2, 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 S2.
On comprend qu'en commandant convenablement le microcontrôleur 12 pour qu'il délivre une valeur de Vcons 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 PGS délivrée par le générateur GS.
En particulier, c'est ainsi que le microcontrôleur 12 peut être programmé pour rechercher, à partir de la connaissance du graphe de Vdet (voir figure 4), la valeur de Vcons 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. Diverses stratégies connues de recherche du maximum d'une grandeur sont utilisables à cet effet. Le microcontrôleur peut, par exemple, commander des variations de la valeur de consigne Vcons, d'excursion Vac, les évolutions des mesures x1,x2,x3, ... de Vdet fournies par le détecteur 11 lors de cette excursion, et notamment le sens des variations de ces mesures, permettant de localiser la position x2 du sommet du graphe et donc la valeur Vcons correspondant à ce sommet.
Les variations de Vcons commandées par le microcontrôleur s'opèrent classiquement par pas. On peut facilement faire varier le pas en fonction, par exemple, de la position du point de fonctionnement du générateur solaire. 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.
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. 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.
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. 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.

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 (Ip) circulant dans l'enroulement primaire (5) du transformateur (3) pour délivrer un signal (Vdét) représentatif de cette intensité, et c) des moyens de commande (12,13) de la commutation de l'interrupteur (7), sensibles audit signal (Vdét) pour établir dans l'enroulement primaire (5) du transformateur (3) un courant moyen (Ip) correspondant à un point de fonctionnement prédéterminé du générateur (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 (Ip) à une valeur correspondant au maximum (Pmax) de la puissance délivrée par ledit générateur (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 (Ip) 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 (Vdet) étant prélevé aux bornes de la charge (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 (Vdet) représentatif du courant moyen (Ip) 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 (Vcons) élaboré par le microcontrôleur, pour commander la commutation de l'interrupteur (7) avec un signal (S2) à modulation de largeur d'impulsions.
  5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que ledit microcontrôleur est programmé pour délivrer un signal de consigne (Vcons) 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.
  6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le pas des variations du signal de consigne (Vcons) est fonction de la position du point de fonctionnement choisi.
  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 (Vdet) délivré par le détecteur (11) lors d'une excursion (Vac) du signal de consigne (Vcons).
  8. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à un générateur solaire d'énergie électrique.
  9. Véhicule spatial équipé d'un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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