JPH02158500A - 人工衛星 - Google Patents
人工衛星Info
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- JPH02158500A JPH02158500A JP63313551A JP31355188A JPH02158500A JP H02158500 A JPH02158500 A JP H02158500A JP 63313551 A JP63313551 A JP 63313551A JP 31355188 A JP31355188 A JP 31355188A JP H02158500 A JPH02158500 A JP H02158500A
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- Japan
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、衛星外部の太陽光をフレネルレンズで集光
し、光ファイバーにより衛星内部へ伝送。
し、光ファイバーにより衛星内部へ伝送。
ファイバー内の太陽光通過量を透過率可変板により調節
することで、寿命期間を通じ人工衛星内部に熱的ストレ
スを与えず余剰電力を制御する人工衛星に関するもので
ある。
することで、寿命期間を通じ人工衛星内部に熱的ストレ
スを与えず余剰電力を制御する人工衛星に関するもので
ある。
第５図は従来の人工衛星の太陽電池の実装状態を示す図
であ９２図において、（１）は衛星本体、（２）はこの
衛星本体に機械的に結合されている太陽電池パネル、（
３）は地上局と通信を行う通信用アンテナ、（４）は太
陽電池パネル（２）を回転制御し、常時。
であ９２図において、（１）は衛星本体、（２）はこの
衛星本体に機械的に結合されている太陽電池パネル、（
３）は地上局と通信を行う通信用アンテナ、（４）は太
陽電池パネル（２）を回転制御し、常時。
太陽方向へ指向させる太陽電池パネル駆動装置。
（５）は太陽電池パネル（２）とこの太陽電池パネル駆
動装置（４）を機械的に結合するヨーク部、（６）は太
陽。
動装置（４）を機械的に結合するヨーク部、（６）は太
陽。
（７）は太陽電池パネル（２）へ入射する太陽光である
。
。
第６図は従来の人工衛星の代表的な電力制御方式である
パーシャルシャントレギュレータ方式による電力制御系
を示すブロック図でアリ、図において、（２）は衛星の
所要電力を太陽光より発生する太陽電池パネル、（６）
は太陽、（７）は太陽光、（８）は衛星搭載機器、ヒー
タ等の負荷、（９）は誤差増幅器からの制御電流に従い
、バッテリ電圧を制御するプ−ストコンバータ、 Ｑｌ
はバッテリ、ａｎは負荷（８）の消費電力あるいは太陽
電池パネル出力の変動を補正する制御電流を出力する誤
差増幅器、ａのは制御電流に従い、太陽電池パネル出力
電流をシャント（分流）シ、熱エネルギーとして放出す
るシャントアセンブリ、ａ３はシャント電流の逆流を防
ぐ逆流防止ダイオードである。
パーシャルシャントレギュレータ方式による電力制御系
を示すブロック図でアリ、図において、（２）は衛星の
所要電力を太陽光より発生する太陽電池パネル、（６）
は太陽、（７）は太陽光、（８）は衛星搭載機器、ヒー
タ等の負荷、（９）は誤差増幅器からの制御電流に従い
、バッテリ電圧を制御するプ−ストコンバータ、 Ｑｌ
はバッテリ、ａｎは負荷（８）の消費電力あるいは太陽
電池パネル出力の変動を補正する制御電流を出力する誤
差増幅器、ａのは制御電流に従い、太陽電池パネル出力
電流をシャント（分流）シ、熱エネルギーとして放出す
るシャントアセンブリ、ａ３はシャント電流の逆流を防
ぐ逆流防止ダイオードである。
また、第１図は太陽電池パネル（２）の静止軌道（赤道
上空３５４８６／ａの円軌道）における発生電力の代表
的経年特性を示し、Ｖ、Ｓ、Ａ、Ｗはそれぞれ春分、夏
至、秋分、冬至を示す。なお、ＰＬは負荷（８）の消費
電力を示し、斜線部はシャントアセンブリａ２がジュー
ル熱として放出する余剰電力を示す。
上空３５４８６／ａの円軌道）における発生電力の代表
的経年特性を示し、Ｖ、Ｓ、Ａ、Ｗはそれぞれ春分、夏
至、秋分、冬至を示す。なお、ＰＬは負荷（８）の消費
電力を示し、斜線部はシャントアセンブリａ２がジュー
ル熱として放出する余剰電力を示す。
従来の人工衛星は上記のように構成され、第５図に示す
ように太陽電池の実装面が太陽電池パネル（２）上に限
定されておシ、その太陽電池面に太陽光（７）が入射す
ることで、所要な電力を得ていた。
ように太陽電池の実装面が太陽電池パネル（２）上に限
定されておシ、その太陽電池面に太陽光（７）が入射す
ることで、所要な電力を得ていた。
また、第６図に示すように太陽電池パネル（２）の出力
が負荷（８）の消費電力を上まわ）、−次電源電圧が変
動した場合、誤差増幅器αυから基準電圧と比較され増
幅された制御電流が、シャントアセンブリαりに送られ
る。シャントアセンブリａ３はここで。
が負荷（８）の消費電力を上まわ）、−次電源電圧が変
動した場合、誤差増幅器αυから基準電圧と比較され増
幅された制御電流が、シャントアセンブリαりに送られ
る。シャントアセンブリａ３はここで。
トランジスタの整流素子としての働きにより、制御電流
に従い太陽電池パネル（２）の出力の一部をシャント（
分流）し内部の純抵抗へ通すことによシジュール熱とし
て放出する。このため、−次電源電圧は安定化する。逆
に、負荷（８）の消費電力が太陽電池パネル（２）の出
力を上まわシ、−次電源電圧が変動した場合、誤差増幅
器からの制御電流がブーストコンバータ（９）Ｋ送られ
る。ブーストコンバータ（９）は制御電流に従い、衛星
バス電圧からバッテリα〔の出力電圧を引いた差分のみ
を補うようパルス幅制御を行い、−次電源電圧は安定化
する。
に従い太陽電池パネル（２）の出力の一部をシャント（
分流）し内部の純抵抗へ通すことによシジュール熱とし
て放出する。このため、−次電源電圧は安定化する。逆
に、負荷（８）の消費電力が太陽電池パネル（２）の出
力を上まわシ、−次電源電圧が変動した場合、誤差増幅
器からの制御電流がブーストコンバータ（９）Ｋ送られ
る。ブーストコンバータ（９）は制御電流に従い、衛星
バス電圧からバッテリα〔の出力電圧を引いた差分のみ
を補うようパルス幅制御を行い、−次電源電圧は安定化
する。
太陽電池パネル（２）の発生電力は第１図に示すように
季節によシ変動すると共に、打上げ直後から寿命期間を
通じ放射線や宇宙塵の衝突による影響を受け、徐々に低
下していく。
季節によシ変動すると共に、打上げ直後から寿命期間を
通じ放射線や宇宙塵の衝突による影響を受け、徐々に低
下していく。
太陽電池パネル（２）の発生電力Ｐは、以下に示す（１
１式によシ算出できる。
１式によシ算出できる。
ｐ−ｐＸｓＸη×画α
ここで、ｐ：太陽光強度（ｗ／ｍ’）
Ｓ：太陽電池セル面積（ｄ）
η：太陽電池セルの電気変換効率
α：太陽電池パネル面への太陽光照射
角（Ｉｆ）
季節毎の発生電力比（概算）は、春分時を１００〔チ〕
とすると秋分で９７ Ｃ％）、冬至で９４Ｃ％）。
とすると秋分で９７ Ｃ％）、冬至で９４Ｃ％）。
夏至で８８〔チ〕である。
従来の人工衛星は上記のように、打上げ直後に太陽電池
パネル（２）の出力に含まれている余剰発生電力をシャ
ントアセンブリａ擾よシジュール熱として衛星内部に放
出しているため、衛星内部に熱的ストレスを与えるとい
う課題があシ、大電力を発生する今後の大型衛星では、
余剰電力制御方式として限界があった。
パネル（２）の出力に含まれている余剰発生電力をシャ
ントアセンブリａ擾よシジュール熱として衛星内部に放
出しているため、衛星内部に熱的ストレスを与えるとい
う課題があシ、大電力を発生する今後の大型衛星では、
余剰電力制御方式として限界があった。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
であシ、衛星外部の太陽光をフレネルレンズで集光し、
光ファイバーによシ術屋内部へ伝送、ファイバー内の太
陽光通過量を透過率可変板によシ調整することで、衛星
内部に実装した太陽電池の発生電力を制御するしくみに
よシ寿命期間を通じ、衛星内部に熱的ストレスを与える
ことなく、余剰電力を制御する人工衛星を得ることを目
的とする。
であシ、衛星外部の太陽光をフレネルレンズで集光し、
光ファイバーによシ術屋内部へ伝送、ファイバー内の太
陽光通過量を透過率可変板によシ調整することで、衛星
内部に実装した太陽電池の発生電力を制御するしくみに
よシ寿命期間を通じ、衛星内部に熱的ストレスを与える
ことなく、余剰電力を制御する人工衛星を得ることを目
的とする。
この発明に係る人工衛星は、誤差増幅器が基準電圧と比
較し出力する制御電流によシ透過率を可変する透過率可
変板によシ、衛星外部から内部へ伝送される太陽光の通
過量を調節することで、衛星内部に実装した太陽電池の
発生電力を制御するしくみによシ、衛星内部に熱的スト
レスを与えることなく、余剰電力の制御を行う。
較し出力する制御電流によシ透過率を可変する透過率可
変板によシ、衛星外部から内部へ伝送される太陽光の通
過量を調節することで、衛星内部に実装した太陽電池の
発生電力を制御するしくみによシ、衛星内部に熱的スト
レスを与えることなく、余剰電力の制御を行う。
この発明においては、余剰電力制御の際、ジュール熱を
発生しないことから、寿命期間を通じ衛星の内部温度を
安定化させる。
発生しないことから、寿命期間を通じ衛星の内部温度を
安定化させる。
第１図は本発明の一実施例を示す人工衛星の太陽電池の
実装状態を示す図であシ、第２図は本発明の一実施例を
示す人工衛星の電力制御系を示す断面図、第３図は本発
明の一実施例を示す人工衛星の電力制御系を示すブロッ
ク図、第４図は本発明の一実施例を示す人工衛星の静止
軌道（赤道上空３５．７８６に！ｎの円軌道）における
発生電力の代表的経年特性を示し、Ｖ、８．Ａ、Ｗはそ
れぞれ春分。
実装状態を示す図であシ、第２図は本発明の一実施例を
示す人工衛星の電力制御系を示す断面図、第３図は本発
明の一実施例を示す人工衛星の電力制御系を示すブロッ
ク図、第４図は本発明の一実施例を示す人工衛星の静止
軌道（赤道上空３５．７８６に！ｎの円軌道）における
発生電力の代表的経年特性を示し、Ｖ、８．Ａ、Ｗはそ
れぞれ春分。
夏至、秋分、冬至を、 ＰＬは負荷（８）の消費電力
を示している。なお、比較を容易にするだめ、従来装置
の特性（第７図と同じ）を破線にて併記している。
を示している。なお、比較を容易にするだめ、従来装置
の特性（第７図と同じ）を破線にて併記している。
図において、（１）〜α騰は、上記従来装置と全く同一
のものであシ、０４は太陽光（７）を集光するフレネル
レンズ、α９は各レンズの集光した太陽光（７）を衛星
内部に伝送する光ファイバ、 （ＵＳは光ファイバ四に
よシ衛星内部へ伝送された太陽光（７）を放射する光放
射器、αηは衛星内部に実装され、太陽電池パネル（２
）の劣化による出力低下を補う内部太陽電池。
のものであシ、０４は太陽光（７）を集光するフレネル
レンズ、α９は各レンズの集光した太陽光（７）を衛星
内部に伝送する光ファイバ、 （ＵＳは光ファイバ四に
よシ衛星内部へ伝送された太陽光（７）を放射する光放
射器、αηは衛星内部に実装され、太陽電池パネル（２
）の劣化による出力低下を補う内部太陽電池。
α樟はフレネルレンズ０４をヨーク部（５）に固定する
支持部、（Ｌ９は各レンズの集光した太陽光（７）を結
合する光カップラ、翰は透過率可変板、 ａｔｅはこの
透過率可変板（２）を制御電流に従い制御する透過率可
変装置である。
支持部、（Ｌ９は各レンズの集光した太陽光（７）を結
合する光カップラ、翰は透過率可変板、 ａｔｅはこの
透過率可変板（２）を制御電流に従い制御する透過率可
変装置である。
本発明の一実施例である人工衛星は上記のように構成さ
れ、第１図に示すように、太陽電池パネル（２）と衛星
本体（１）側の太陽電池パネル駆動装置（４）とを機械
的に結合するヨーク部（５）にフレネルレンズａ４が支
持部α樽によシ固定されておシ、太陽（６）から放射さ
れる太陽光（７）はこのフレネルレンズによシ集光され
、各レンズごとに接続された光ファイバα喝によシ、第
２図に示すように光カップラ（Ｉ傷へ伝送され、ここで
各レンズの光が全て結合される。
れ、第１図に示すように、太陽電池パネル（２）と衛星
本体（１）側の太陽電池パネル駆動装置（４）とを機械
的に結合するヨーク部（５）にフレネルレンズａ４が支
持部α樽によシ固定されておシ、太陽（６）から放射さ
れる太陽光（７）はこのフレネルレンズによシ集光され
、各レンズごとに接続された光ファイバα喝によシ、第
２図に示すように光カップラ（Ｉ傷へ伝送され、ここで
各レンズの光が全て結合される。
結合された光は次に透過率可変板（イ）によシ、衛星内
部への伝送量を調節され、太陽電池パネル駆動装置（４
）を経由して内部太陽電池αηに対し、プリズムを応用
した光放射器＋１１から放射される。人工衛星は軌道上
における太陽電池パネル（２）の劣化分の余剰電力を、
寿命初期段階での太陽電池パネル出力にマージンとして
含んでいることから１本装置では、第１図、第２図に示
す構造の光学系を第３図に示す制御系に従い動作させる
ことで余剰電力が衛星内部に与える熱的ストレスを防い
でいる。
部への伝送量を調節され、太陽電池パネル駆動装置（４
）を経由して内部太陽電池αηに対し、プリズムを応用
した光放射器＋１１から放射される。人工衛星は軌道上
における太陽電池パネル（２）の劣化分の余剰電力を、
寿命初期段階での太陽電池パネル出力にマージンとして
含んでいることから１本装置では、第１図、第２図に示
す構造の光学系を第３図に示す制御系に従い動作させる
ことで余剰電力が衛星内部に与える熱的ストレスを防い
でいる。
第３図において、太陽電池パネル（２）及びＱηの出力
電力が、寿命初期の段階で余剰電力によシ負荷（８）の
消費電力を上まわシ、−次電源電圧が変動した場合、誤
差増幅器Ｑｌ）から基準電圧と比較され増幅された制御
電流が、透過率可変装置ａｔ＋に送られる。
電力が、寿命初期の段階で余剰電力によシ負荷（８）の
消費電力を上まわシ、−次電源電圧が変動した場合、誤
差増幅器Ｑｌ）から基準電圧と比較され増幅された制御
電流が、透過率可変装置ａｔ＋に送られる。
透過率可変装置Ｑυはここで、透過率可変装置の透過率
を低下させ内部太陽電池σηの出力を低下させることで
、−次電源電圧を安定化させる。透過率可変板（２）に
は液晶または酸化タングステン膜等のフィルム状電解質
を使用することで、太陽電池パネル出力に応じた透過率
可変装置Ｃ１υの制御電流に対応して内部の液晶や電解
質の結晶構造の変化。
を低下させ内部太陽電池σηの出力を低下させることで
、−次電源電圧を安定化させる。透過率可変板（２）に
は液晶または酸化タングステン膜等のフィルム状電解質
を使用することで、太陽電池パネル出力に応じた透過率
可変装置Ｃ１υの制御電流に対応して内部の液晶や電解
質の結晶構造の変化。
イオン移動を発生させることができ、迅速な透過率制御
を実現できる。逆に負荷（８）の消費電力が太陽電池パ
ネル出力を上まわシ、−次電源電圧が変動した場合、誤
差増幅器からの制御電流がブーストコンバータ（９）に
送られ、衛星バス電圧からバッテリα１の出力電圧を引
いた差分のみを補うようパルス幅制御が実施されること
で、−次電源電圧は安定化する。
を実現できる。逆に負荷（８）の消費電力が太陽電池パ
ネル出力を上まわシ、−次電源電圧が変動した場合、誤
差増幅器からの制御電流がブーストコンバータ（９）に
送られ、衛星バス電圧からバッテリα１の出力電圧を引
いた差分のみを補うようパルス幅制御が実施されること
で、−次電源電圧は安定化する。
以上のように９本発明の一実施例である人工衛星は、太
陽電池パネルの発生電力Ｐを、第４図に示すように寿命
期間を通じ負荷（８）の消費電力ＰＬとほぼ等しい電力
に能動的に低下させることによシ、衛星内部に熱的スト
レスを与えることなく。
陽電池パネルの発生電力Ｐを、第４図に示すように寿命
期間を通じ負荷（８）の消費電力ＰＬとほぼ等しい電力
に能動的に低下させることによシ、衛星内部に熱的スト
レスを与えることなく。
余剰電力の制御を行うことができる。
本発明は以上説明したとおシ、余剰電力を能動的に制御
することで衛星内部に熱的ストレスを与えないため、寿
命期間を通じ衛星の内部温度を安定化させる効果がある
。
することで衛星内部に熱的ストレスを与えないため、寿
命期間を通じ衛星の内部温度を安定化させる効果がある
。
第１図は本発明の一実施例を示す人工衛星の太陽電池の
実装状態を示す図、第２図は本発明の一実施例を示す人
工衛星の電力制御系を示す断面図。 第３図は本発明の一実施例を示す人工衛星の電力制御系
を示すブロック図、第４図は本発明の一実施例を示す人
工衛星の太陽電池パネルが、静止軌道において発生する
発生電力の代表的経年特性を示し、Ｖ、８．Ａ、Ｗはそ
れぞれ春分、夏至、秋分、冬至を、 ＰＬは衛星負荷
の消費電力を示している。第５図は従来の人工衛星の太
陽電池の実装状態を示す図、第６図は従来の人工衛星の
代表的な電力制御方式であるパーシャルシャントレギュ
レータ方式による電力制御系を示すブロック図。 第７図は従来の人工衛星の太陽電池パネルが静止軌道に
おいて発生する発生電力の代表的経年特性を示し、Ｖ、
Ｓ、Ａ、Ｗはそれぞれ春分、夏至。 秋分、冬至を、 ＰＬは衛星負荷の消費電力を示して
いる。 図において、（１）は衛星本体、（２）は太陽電池パネ
ル、（３）は通信用アンテナ、（４）は太陽電池パネル
駆動装置、（５）はヨーク部、（６）は太陽、（７）は
太陽光。 （８）は負荷、（９）はブーストコンバータ、α〔はバ
ッテリ、αυは誤差増幅器、α２はシャントアセンブリ
。 ａ：１は逆流防止ダイオード、 Ｑ４１は７レネルレン
ズ。 αυは光ファイバ、 ａＳは光放射器、αηは内部太陽
電池、 ａＳは支持部、 （１９は光カップラ、（２）
は透過率可変板、なりは透過率可変装置を示している。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
実装状態を示す図、第２図は本発明の一実施例を示す人
工衛星の電力制御系を示す断面図。 第３図は本発明の一実施例を示す人工衛星の電力制御系
を示すブロック図、第４図は本発明の一実施例を示す人
工衛星の太陽電池パネルが、静止軌道において発生する
発生電力の代表的経年特性を示し、Ｖ、８．Ａ、Ｗはそ
れぞれ春分、夏至、秋分、冬至を、 ＰＬは衛星負荷
の消費電力を示している。第５図は従来の人工衛星の太
陽電池の実装状態を示す図、第６図は従来の人工衛星の
代表的な電力制御方式であるパーシャルシャントレギュ
レータ方式による電力制御系を示すブロック図。 第７図は従来の人工衛星の太陽電池パネルが静止軌道に
おいて発生する発生電力の代表的経年特性を示し、Ｖ、
Ｓ、Ａ、Ｗはそれぞれ春分、夏至。 秋分、冬至を、 ＰＬは衛星負荷の消費電力を示して
いる。 図において、（１）は衛星本体、（２）は太陽電池パネ
ル、（３）は通信用アンテナ、（４）は太陽電池パネル
駆動装置、（５）はヨーク部、（６）は太陽、（７）は
太陽光。 （８）は負荷、（９）はブーストコンバータ、α〔はバ
ッテリ、αυは誤差増幅器、α２はシャントアセンブリ
。 ａ：１は逆流防止ダイオード、 Ｑ４１は７レネルレン
ズ。 αυは光ファイバ、 ａＳは光放射器、αηは内部太陽
電池、 ａＳは支持部、 （１９は光カップラ、（２）
は透過率可変板、なりは透過率可変装置を示している。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- ２枚の展開型太陽電池パネル、この太陽電池パネルと衛
星本体を機械的に結合するヨーク部、このヨーク部に支
持部で固定されたフレネルレンズ、このフレネルレンズ
が集光する太陽光を伝送する光ファイバ、この光ファイ
バが伝送する各レンズの集光した太陽光をそれぞれ結合
する光カップラ、この光カップラにより結合された太陽
光の通過量を、透過率を可変することにより制御する透
過率可変板を備え、前記透過率可変板により衛星内部に
実装した太陽電池の発生電力を制御することを特徴とし
た人工衛星。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63313551A JPH02158500A (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 人工衛星 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63313551A JPH02158500A (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 人工衛星 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02158500A true JPH02158500A (ja) | 1990-06-18 |
Family
ID=18042683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63313551A Pending JPH02158500A (ja) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | 人工衛星 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02158500A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501743A (en) * | 1994-08-11 | 1996-03-26 | Cherney; Matthew | Fiber optic power-generating system |
| JP2013006592A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Thales | 少なくとも１つの太陽電池パネルを装備するハイブリッドの組立品 |
| US11253097B2 (en) | 2015-07-09 | 2022-02-22 | Strix Limited | Food preparation |
-
1988
- 1988-12-12 JP JP63313551A patent/JPH02158500A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501743A (en) * | 1994-08-11 | 1996-03-26 | Cherney; Matthew | Fiber optic power-generating system |
| JP2013006592A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Thales | 少なくとも１つの太陽電池パネルを装備するハイブリッドの組立品 |
| US11253097B2 (en) | 2015-07-09 | 2022-02-22 | Strix Limited | Food preparation |
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