JPH05122866A - Bus voltage controller - Google Patents

Bus voltage controller

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JPH05122866A
JPH05122866A JP3279511A JP27951191A JPH05122866A JP H05122866 A JPH05122866 A JP H05122866A JP 3279511 A JP3279511 A JP 3279511A JP 27951191 A JP27951191 A JP 27951191A JP H05122866 A JPH05122866 A JP H05122866A
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bus voltage
solar cell
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cell array
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Hidetoshi Arai
英俊 荒井
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Abstract

PURPOSE:To supply power by a stabilized voltage required for a device to be placed of a load and to supply power to be used for a solar cell array in a maximum efficiency in a bus voltage controller for a power source to be used for a spacecraft. CONSTITUTION:The bus voltage controller comprises a solar cell array 1, a shunt circuit 4 for consuming its excess power, a switch 6 for disconnecting a voltage controller 3 and the circuit 4 from a bus line 5, and a bus voltage regulating resistor 7 connected in parallel with a load 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は人工衛星等宇宙航行体の
電源装置に使用されるバス電圧制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bus voltage control device used as a power supply device for a spacecraft such as an artificial satellite.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のバス電圧制御装置は、図
4に示すように、宇宙航行体に搭載された太陽電池アレ
イ1と、搭載機器等の負荷2と、負荷2に供給される電
圧から太陽電池アレイ1の余剰電力を検出する電圧制御
器3と、この電圧制御器3の制御により余剰電力を分流
させるトランジスタ制御機能を有するシャント回路4
と、太陽電池アレイ1の電力を蓄電するフローティング
方式のバッテリ22とから構成される。ここでバス電圧
はシャント回路4により太陽電池発生電力を制御し、バ
ス電圧の上限値をあらかじめ設定した単一の電圧に制御
する方式となっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 4, a bus voltage control device of this type is supplied to a solar cell array 1 mounted on a spacecraft, a load 2 such as on-board equipment, and a load 2. A voltage controller 3 for detecting surplus power of the solar cell array 1 from the voltage, and a shunt circuit 4 having a transistor control function of shunting the surplus power by the control of the voltage controller 3.
And a floating type battery 22 that stores the electric power of the solar cell array 1. Here, the bus voltage is a system in which the shunt circuit 4 controls the power generated by the solar cell, and the upper limit value of the bus voltage is controlled to a single voltage set in advance.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のバス電
圧制御装置は、バス電圧の上限値を単一の値に常時固定
しているので種々の搭載機器が同一のバス電圧を使用す
ることになる。その電圧値は最小の耐電圧を有する部品
を使用している搭載機器によって決定されるために、大
電力を消費する機器を搭載する場合に、その機器が高圧
の入力電圧に耐えられ、かつ、定電力消費型であっても
低いバス電圧を使用しなければならず、高出力の太陽電
池アレイが必要となる欠点があった。
In the above-mentioned conventional bus voltage control device, the upper limit value of the bus voltage is always fixed to a single value, so that various on-board devices use the same bus voltage. Become. Since the voltage value is determined by the mounted device using the component having the minimum withstand voltage, when the device that consumes a large amount of power is mounted, the device can withstand a high input voltage, and Even if the power consumption type is constant, a low bus voltage must be used, and a high output solar cell array is required.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明のバス電圧制御装
置は太陽電池アレイの発電電力を人工衛星搭載機器の負
荷へ供給するバスラインの電圧値から前記太陽電池アレ
イの余剰電力を検出する電圧制御器と、この電圧制御器
の制御により前記発電電力を分流させるシャント回路と
を備えたバス電圧制御装置において、前記負荷と並列に
接続されたバス電圧調整用の分流抵抗器と、前記太陽電
池アレイを高効率で使用するために前記シャント回路を
オフとするスイッチとを有する。
A bus voltage control device of the present invention is a voltage for detecting surplus power of a solar cell array from a voltage value of a bus line that supplies the power generated by the solar cell array to a load of a device mounted on a satellite. In a bus voltage control device including a controller and a shunt circuit that divides the generated power by control of the voltage controller, a shunt resistor for adjusting a bus voltage connected in parallel with the load, and the solar cell A switch for turning off the shunt circuit in order to use the array with high efficiency.

【0005】[0005]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例のブロック図である。本実
施例のバス電圧制御装置は大きく分類して2つの機能を
有している。まず従来のバス電圧制御機能として、光エ
ネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池アレイ1
の出力電力を負荷である搭載機器の負荷2に安定した電
圧で供給するために電圧制御器3にて太陽電池アレイ1
出力の余剰状況を検知し、余剰状況に応じた信号をシャ
ント回路4に送り、シャント回路4が太陽電池アレイの
余剰分を消費して搭載機器へ供給する電力であるバスラ
イン電圧を安定化させる。この際、シャント回路4はバ
スライン5に接続したり、切離したりするためのスイッ
チ6により接続状態とする。次にもう1つの機能である
太陽電池アレイ1の出力を高効率で使用するために、定
常バス電圧と呼ばれるシャント回路によって制御された
電圧より高い電圧にて電力を供給する機能について説明
する。まず、太陽電池アレイ1の負荷となる搭載機器の
負荷2と並列に1つ或いは複数個のバス電圧の調整用抵
抗7を備えておく。負荷2に定常バス電圧より高い電圧
を供給したい場合に、太陽電池アレイ1出力に応じた調
整用抵抗7を選択して負荷2に並列に接続する。なお年
間の季節変化や放射線被ばく等による経年変化によって
太陽電池出力は変化する。図5に太陽電池アレイ出力特
性と負荷の関係の一例を示す。図5において、8がミッ
ションライフ初期(BOL)の夏至におけるアレイ出力
特性、9が同じくBOLの春分におけるアレイ出力特
性、10がミッションライフ末期(EOL)の夏至にお
ける出力特性、11及び12は調整用抵抗7による消費
電力、13は負荷2の消費電力特性のカーブであり、1
4は13と11を加算した消費電力カーブ、15は13
と12を加算した消費電力カーブである。16は定常バ
ス電圧の位置を示し、17はハイバス電圧ラインを示
す。a,b,cは8,9,10のアレイ出力特性と定常
バス電圧16の交点である。まず定常時は8〜10の様
にアレイ出力特性や負荷が変化した場合でもシャント回
路4の働きにより16の定常バス電圧が設定され、安定
した電圧で、負荷2の搭載機器に電力を供給する。この
時の供給電力はa,b,cのX軸の電流値とY軸の電圧
値をかけ合わせた値となる。次に太陽電池アレイ出力を
高効率で使用(供給電力を増加させる)することを目的
としハイバス電圧17を設定するために、搭載機器の消
費電力13と調整用抵抗7による消費電力11,12に
組み合わせ太陽電池アレイ1の負荷とする。図5の例で
はBOLの夏至では負荷電力13と調整用抵抗12の組
み合せ、BOLの春分では13と11の組合せ、EOL
の夏至では13のみとなる。この時の供給電力はd,
e,fのX軸の電流値とY軸の電圧値をかけ合わせた値
となり、定常バス電圧16で使用する場合に比べ供給電
力はより多くなる。なお、太陽電池アレイ1出力は時々
刻々変化するためハイバス電圧17の点は一定ではなく
アレイ出力特性上を移動し、その電圧はその時のアレイ
出力特性と組合せ負荷の消費電力カーブの交点となる。
図2及び図3は図1の実施例の応用例で負荷である搭載
機器が複数あり、負荷18は定常バス電圧を使用し、負
荷19はミッションライフ中の一時期あるいは全ての時
間において、太陽電池アレイ出力を高効率で使用するこ
とを目的としてハイバス電圧を使用する場合を示す。図
2は負荷分離用スイッチ20、バッテリ切り換えスイッ
チ21を有しており、スイッチ20をオフとしてアレイ
出力をハイバス電圧にて負荷19へ一時的に供給する場
合であり、この間負荷18へはスイッチ21によりバッ
テリ22の放電電力を供給する。図3(a),(b)は
それぞれ負荷18と負荷19を完全に分離させたもの
で、図3(a)に示す負荷18へはシャント回路4によ
り安定化した定常バス電圧が供給される。図3(b)に
示す負荷19へは、必要に応じスイッチ21を動作させ
定常バス電圧又はハイバス電圧にて電力を供給する。図
6は常時一定の安定したバス電圧を使用する場合と、ハ
イバスで使用する場合の太陽電池アレイ供給可能電力に
ついて示す。バス電圧がCVに固定されている場合、B
Wの電力を得るためには電圧−電流(V−I)特性2
3、電圧−電力(V−P)特性25を有する太陽電池ア
レイが必要であるが、アレイ出力を高効率で使用する場
合、BWの出力を得るのにV−I特性22、V−P特性
23をもつ太陽電池アレイで良いことになる。前の場合
には、B−A間の電力は余剰電力としてシャント回路で
消費される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. The bus voltage control device of this embodiment is roughly classified and has two functions. First, as a conventional bus voltage control function, a solar cell array 1 for converting light energy into electric energy
In order to supply the output power of the solar cell 1 to the load 2 of the on-board equipment, which is a load, with the voltage controller 3, the solar cell array 1
The surplus status of the output is detected, and a signal according to the surplus status is sent to the shunt circuit 4, and the shunt circuit 4 consumes the surplus portion of the solar cell array and stabilizes the bus line voltage which is the power supplied to the on-board equipment. .. At this time, the shunt circuit 4 is connected by the switch 6 for connecting to or disconnecting from the bus line 5. Next, in order to use the output of the solar cell array 1 with high efficiency, which is another function, a function of supplying electric power at a voltage higher than a voltage controlled by a shunt circuit called a steady bus voltage will be described. First, one or a plurality of bus voltage adjusting resistors 7 are provided in parallel with a load 2 of an on-board device which is a load of the solar cell array 1. When it is desired to supply the load 2 with a voltage higher than the steady bus voltage, the adjustment resistor 7 is selected according to the output of the solar cell array 1 and connected in parallel to the load 2. The solar cell output changes due to seasonal changes over the years and changes over time due to radiation exposure. FIG. 5 shows an example of the relationship between the solar cell array output characteristics and the load. In FIG. 5, 8 is the array output characteristic in the summer solstice of the early mission life (BOL), 9 is the array output characteristic in the equinox of the BOL, 10 is the output characteristic in the summer solstice of the end of mission life (EOL), and 11 and 12 are for adjustment. Power consumption by the resistor 7, 13 is a curve of power consumption characteristics of the load 2, 1
4 is a power consumption curve obtained by adding 13 and 11, and 15 is 13
This is a power consumption curve obtained by adding 12 and 12. 16 indicates the position of the steady bus voltage, and 17 indicates the high bus voltage line. a, b, and c are the intersections of the array output characteristics of 8, 9 and 10 and the steady bus voltage 16. First, in the steady state, 16 steady bus voltages are set by the operation of the shunt circuit 4 even when the array output characteristics and the load change like 8 to 10, and power is supplied to the on-board equipment of the load 2 at a stable voltage. .. The power supplied at this time is a value obtained by multiplying the current values on the X-axis of a, b, and c and the voltage value on the Y-axis. Next, in order to set the high bus voltage 17 for the purpose of using the solar cell array output with high efficiency (increasing the supply power), the power consumption 13 of the mounted device and the power consumptions 11 and 12 by the adjustment resistor 7 are set. The load is applied to the combined solar cell array 1. In the example of FIG. 5, the load solstice 13 and the adjusting resistor 12 are combined in the summer solstice of the BOL, and the combinations 13 and 11 are the EOL in the equinox of the BOL.
There are only 13 in the summer solstice. The power supply at this time is d,
This is a value obtained by multiplying the current values of e and f on the X-axis and the voltage value of the Y-axis, and the supplied power is larger than when the steady bus voltage 16 is used. Since the output of the solar cell array 1 changes every moment, the point of the high bus voltage 17 is not constant and moves on the array output characteristic, and the voltage becomes the intersection of the array output characteristic at that time and the power consumption curve of the combined load.
2 and 3 are application examples of the embodiment of FIG. 1, there are a plurality of on-board devices that are loads, the load 18 uses a steady bus voltage, and the load 19 is a solar cell at one or all times during the mission life. A case where a high bus voltage is used for the purpose of using the array output with high efficiency is shown. FIG. 2 shows a case in which the load separation switch 20 and the battery changeover switch 21 are provided, and the switch 20 is turned off to temporarily supply the array output to the load 19 at a high bus voltage. Discharge power of the battery 22 is supplied by. 3 (a) and 3 (b) respectively show the load 18 and the load 19 completely separated, and the steady bus voltage stabilized by the shunt circuit 4 is supplied to the load 18 shown in FIG. 3 (a). . To the load 19 shown in FIG. 3B, the switch 21 is operated as necessary to supply electric power at a steady bus voltage or a high bus voltage. FIG. 6 shows the power that can be supplied by the solar cell array when a constant and stable bus voltage is used at all times and when the high bus is used. If the bus voltage is fixed at CV, B
To obtain W power, voltage-current (VI) characteristic 2
3. A solar cell array having a voltage-power (V-P) characteristic 25 is required, but when the array output is used with high efficiency, the V-I characteristic 22 and the V-P characteristic are required to obtain the BW output. A solar array with 23 would be good. In the former case, the power between B and A is consumed as excess power in the shunt circuit.

【0006】[0006]

【発明の効果】以上説明したように本発明は従来のシャ
ント回路によるバス電圧制御機能をオン・オフするスイ
ッチと、1つ又は複数個のバス電圧調整用抵抗を備える
ことにより、安定したバス電圧モードと、太陽電池アレ
イ出力を高効率で使用することも目的としたハイバス電
圧モードとを適宜使い分けることが出来る効果がある。
As described above, the present invention includes a switch for turning on / off the bus voltage control function of the conventional shunt circuit and one or a plurality of bus voltage adjusting resistors, thereby providing a stable bus voltage. There is an effect that the mode and the high bus voltage mode, which is also intended to use the solar cell array output with high efficiency, can be properly used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例の応用例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an application example of the present embodiment.

【図3】本実施例の他の応用例を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing another application example of the present embodiment.

【図4】従来のバス電圧制御装置のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a conventional bus voltage control device.

【図5】本実施例を説明する特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating the present embodiment.

【図6】本実施例を説明する供給電力の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of power supply for explaining the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 太陽電池アレイ 2 負荷 3 電圧制御器 4 シャント回路 5 バスライン 6,20,21 スイッチ 7 調整用抵抗 8 BOLの夏至におけるアレイ出力特性 9 BOLの春分におけるアレイ出力特性 10 EOLの夏至におけるアレイ出力特性 11,12 抵抗7の消費電力 13 負荷消費電力カーブ 14,15 加算した消費電力カーブ 16 定常バス電圧ライン 17 ハイバス電圧ライン 18,19 負荷 22 バッテリ 1 solar cell array 2 load 3 voltage controller 4 shunt circuit 5 bus line 6, 20, 21 switch 7 adjusting resistor 8 BOL array output characteristic in summer solstice 9 BOL array output characteristic in spring equinox 10 EOL array output characteristic in summer solstice 11, 12 Power consumption of resistor 7 13 Load power consumption curve 14, 15 Added power consumption curve 16 Steady bus voltage line 17 High bus voltage line 18, 19 Load 22 Battery

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 太陽電池アレイの発電電力を人工衛星搭
載機器の負荷へ供給するバスラインの電圧値から前記太
陽電池アレイの余剰電力を検出する電圧制御器と、この
電圧制御器の制御により前記発電電力を分流させるシャ
ント回路とを備えたバス電圧制御装置において、前記負
荷と並列に接続されたバス電圧調整用の分流抵抗器と、
前記太陽電池アレイを高効率で使用するために前記シャ
ント回路をオフとするスイッチとを有することを特徴と
するバス電圧制御装置。
1. A voltage controller that detects surplus power of the solar cell array from a voltage value of a bus line that supplies the power generated by the solar cell array to a load of a device mounted on an artificial satellite, and the voltage controller controls the voltage controller to detect the surplus power of the solar cell array. In a bus voltage control device including a shunt circuit that diverts generated power, a shunt resistor for bus voltage adjustment that is connected in parallel with the load,
A switch for turning off the shunt circuit in order to use the solar cell array with high efficiency, and a bus voltage control device.
【請求項2】 前記バス電圧調整用の分流抵抗器が電源
の夏至および春分のミッションライフ初期と夏至のミッ
ションライフ末期とにおける少なくとも3種の分流抵抗
器を切り換えて使用する機能を有することを特徴とする
請求項1記載のバス電圧制御装置。
2. The shunt resistor for adjusting the bus voltage has a function of switching and using at least three kinds of shunt resistors at the beginning of the mission life of the summer solstice and spring equinox and at the end of the mission solstice of the summer solstice. The bus voltage controller according to claim 1.
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