JPH01279309A - パーシャルシャント方式の太陽電池パドル電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、主に人工衛星に搭載されるパーシャルシャン
ト方式の太陽電池パドル電源装置の改良に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来より、人工衛星等の搭載電源にあっては、パーシャ
ルシャント方式の太陽電池パドル電源装置がよく用いら
れる。

従来のパーシャルシャント方式の太陽電池パドル電源装
置の一例を第４図に示す。第４図において、１０．１２
は上部、下部太陽電池パドル（以下、ＳＡＰと称する〉
である。両者は直列接続され、その両端は、パスライン
２２及びアースラインに接続される。下部５ＡＰ１２に
は並列にシャント素子１４がつながれている。また、図
中１８は誤差増幅器であり、基準電圧１１１２０の出力
Ｖｒｅｆに対するパスライン２２のバス電圧Ｖｓの誤差
分を検出するものである。ここで検出された誤差電圧は
シャント駆動回路１６を通じてシャント素子１４に送ら
れる。シャント素子１４は誤差電圧に応じて下部Ｓ　Ａ
　Ｐ　１２の発生電流を流し、発生電圧を抑制する。

すなわちこの装置は、Ｓ　Ａ　Ｐ　１０．１２で発生さ
れる電力が負荷電力よりも大きくなる場合、シャント素
子１４を通して電流を逃すことで余剰電力を熱にして処
理し、出力電圧の安定化を計っている。

第５図は、上部、下部各５ＡＰ１０，１２を直列に接続
した場合の日照時における電流電圧特性及び動作点を示
すものである。いま、制胛回路がないとすると、動作点
は上下ＳＡＰ全体の電流−電圧特性と負荷特性（負荷の
大きさをＲとすると、電圧■と電流Ｉには、Ｖ＝ＲＩな
る関係がある）との交点となる。したがって負荷の大き
さＲが変動すると、動作点（２特性の交点）も移動する
ことにより太陽電池パドルの出力電圧が変動することに
より、太陽電池パドルの出力電圧が変動することになり
、不都合である。

そこでシャント素子を設け、太ｌｉ！電池の発生電力の
うち余剰となる電力分を下部５ＡＰ１２とシャン１〜素
子１４とで閉回路を作ることで熱にして除去し、負荷の
大きさＲの大小にかかわらず一定の出力電圧を得るよう
にする。

第９図に上下各ＳＡＰの電流−電圧特性及び動作点を示
す。上部、下部ＳＡＰの特性はそれぞれの電流−電圧特
性グラフで表され、本図では２つのグラフを合成してい
る。上部ＳＡＰは何も接続されていないため、上部ＳＡ
Ｐ電流電流−電圧特性上線上荷が必要とする電流Ｉｏを
流せる点に動作点が定まる。下部ＳＡＰの動作点はバス
電圧から上部ＳＡＰの動作点での電圧値を引いた電圧値
の点に定まる。したがって、図の斜線部は、余剰の電流
（すなわち余剰電力）となり、シャント素子で熱として
処理される。

ところが、余剰電力の処理により生じた熱が大きくなる
と放熱のために種々の対策を講じる必要があるので、理
想的には、放熱はゼロであることが望ましい。第６図は
、上部ＳＡＰに出力電圧のほとんど全てを受は持たせて
、下部ＳＡＰの負担、つまりシャント装置の負担をゼロ
に近づけた場合を示している。

しかし、実際のＳＡＰの電流電圧特性は、第７図に示す
ようにセルの温度に大きく左右される。

通常、人工衛星は軌道を回るため、地球等の影響で、Ｓ
ＡＰに太陽光のあたらない（すなわち電力を発止しない
）蝕の期間が生じる。この蝕期間は、太陽光があたらな
いため、セル温度は低下する。

したがって、蝕明は直後の短期間においてはセル温度が
十分に上昇していないため、第７図に示すように十分に
セル温度が上昇した場合に比べると非常に大きな電力が
発生してしまう。

このため、食明は時には、第８図に示すように、上部５
ＡＰＩＯ側でバス電圧７８以上の電圧が発生してしまい
、下部５ＡＰ１２側のシャント装置では制御することが
できない。

そこで、従来の太陽電池パドル装置では、上部５ＡＰｉ
Ｏの直列セル数を第１０図（ｂ）９に示すように低温時
にバス電圧以上の電圧が発生しないように決め、高温時
の不足分を第１０図（ａ　）のように下部５ＡＰ１２の
発生電圧で補うようにしている。

したがって、高い電圧の発生する食明は時の短期間のた
めに大部分の時間第１０図（ａ　）の斜線で示す余剰電
力をシャント装置を動作させて処理しなければならなか
った。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、短期間の低温時のＳＡＰ特性でシャ
ント比を規定するため、高温時にはシャント素子の動作
により電力消失すなわち熱の発生があり、日照期間が長
い場合、シャント素子の温度上昇に対して大掛りな放熱
対策が必要であった。

本発明は、上記の欠点を除去するもので、熱発生の少な
いパーシャルシャント方式の太陽電池パドル電源装置を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明では、上部ＳＡＰに電
圧制限手段（例えば、ツェナーダイオードを上部ＳＡＰ
に並列に接続する）を接続するものである。

く作用） 本発明のパーシャルシャント装置は、非シャント部であ
る上部ＳＡＰに並列に挿入したツェナーダイオードによ
り、低温時における上部ＳＡＰの電圧上昇を抑えるため
、上部ＳＡＰの直列セル数を増やすことができる。これ
により、シャント素子がつながっている下部ＳＡＰの直
列セル数を減少できるため、シャント素子の負担を減じ
、日照中（高温時）の電力消失を小さくできる。その結
果、パーシャルシャント素子の熱発生量を抑えることが
できる。

（実施例） 以下、本発明の一つの実施例を図面を参照して説明する
。

第１図は、第４図に示した装置にこの発明を適用した場
合の構成を示すものである。第１図において第４図と同
一部分には同一符号を付して示し、ここではその説明を
省略するものとする。

２４は、ツェナーダイオードであり、このツェナーダイ
オード２４は上部５ＡＰＩＯに並列に接続されている。

ツェナーダイオード２４のツェナー電圧■２は、バス電
圧■８よりもわずかに小さな値が選ばれている。上部Ｓ
ＡＰのセル数は食明は後の電圧がツェナー電圧Ｖｚ以上
、また高温時の電圧がツェナー電圧Ｖｚ以下になるよう
な値が選ばれる。また、下部ＳＡＰのセル数については
高温時に上部ＳＡＰで足りない電圧を補償できる値が選
ばれている。したがって高温時の動作は第２図のように
なる。

これにより、食明は直後の低温時には、第３図のように
上部５ＡＰ１０はツェナーダイオード２４のツェナー電
圧Ｖｚでクランプされ、この電圧は、バス電圧■８より
わずかに小さいことにより、下部ＳＡＰの動作点は、低
電圧の領域にあり、わずかのシャント電力の消失で制御
を行える。

また、その後の高温時では、第２図のように、ＳＡＰの
温度特性（第７図で示される）によりＳＡＰの出力電圧
が下がり、上部ＳＡＰの動作点は、ツェナー電圧Ｖｚよ
り下がる。この場合下部ＳＡＰの直列セル数は、従来方
式よりも少ないことから、日照期間中、小さな制御電力
により制御することができる。また、低温時、ツェナー
ダイオード２４でクランプしている間は、ツェナーダイ
オード２４で電力の消費を行い、熱発生を導くが、日照
量と続く一連の周期の中で、ツェナーダイオード２４が
動作するのは食明は後の短い期間であるため、ツェナー
ダイオード２４による電力消費量はかなり小さい。

（発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、食明は後（低温時）
の高電圧発生時の電圧を電圧制限器で制限することによ
り、シャント素子につながれる直列セル数を減らすこと
ができるため、日照中（高温時）のシャント素子による
発熱を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパーシャルシャント方式の太陽電
池パドル電源装置の一実施例を示す基本回路図、第２図
は本発明の高温時の電流電圧特性図、第３図は低温時の
本発明の電流電圧特性図、第４図は従来のパーシャルシ
ャント方式の太陽電池パドル電源装置の基本回路図、第
５図は太陽電池パドル電源装置における上下ＳＡＰを加
えた場合の電流−電圧特性及び負荷特性を示した図、第
６図は理想状態の電流電圧特性図、第７図は一般的なＳ
ＡＰの高温時、低温時における電流電圧特性図、第８図
はその理想状態の低温時に制御不可能範囲が生じること
を示した図である。第９図は基本的なパーシャルシャン
ト方式の太陽電池パドル電源装置における上下各ＳＡＰ
の電流電圧特性及びシャント電力を示した図、第１０図
（ａ）は、従来方式の高温時の電流電圧特性図、第１０
図（ｂ　）は、従来方式の低湿時の電流電圧特性図。 １０・・・上部ＳＡＰ、１２・・・下部ＳＡＰ、１４・
・・シャント素子、１６・・・シャント素子駆動回路、
１８・・・誤差増幅器、２０・・・基準電圧発生器、２
２・・・パスライン、２４・・・電圧制限用ツェナーダ
イオード。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦ＩＱ− 第４■ 第５図 第６＝ 第７図 第８０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上部及び下部太陽電池パドルを直列に接続して、
   その両端を出力端とするものであって、前記下部太陽電
   池パドルに電流シャント素子を並列接続し、前記出力端
   間の電圧変動分を検出し、検出した電圧変動分に応じて
   前記電流シャント素子を駆動することにより、前記出力
   端間の電圧変動を抑制するパーシャルシャント方式の太
   陽電池パドル電源装置において、前記上部太陽電池パド
   ルの最大発生電圧を規制する発生電圧規制手段を具備す
   ることを特徴とするパーシャルシャント方式の太陽電池
   パドル電源装置。
2. （２）前記発生電圧規制手段は、前記上部太陽電池パド
   ルにツェナーダイオードを並列接続して構成することを
   特徴とする請求項（１）記載のパーシャルシャント方式
   の太陽電池パドル電源装置。