JPH11150887A - 人工衛星搭載用バス電源装置およびシャント電流制御方法 - Google Patents

人工衛星搭載用バス電源装置およびシャント電流制御方法

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JPH11150887A
JPH11150887A JP9317247A JP31724797A JPH11150887A JP H11150887 A JPH11150887 A JP H11150887A JP 9317247 A JP9317247 A JP 9317247A JP 31724797 A JP31724797 A JP 31724797A JP H11150887 A JPH11150887 A JP H11150887A
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JP
Japan
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voltage
bus
current
shunt
value
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JP9317247A
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Takeshi Muramatsu
丈志 村松
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャント回路の発熱量を低減することにより
衛星の熱制御を容易にすると同時にシャント回路の小型
軽量化を図る。 【解決手段】 太陽電池余剰電力を消費するためのシャ
ント電流102を制御するシャント回路10として、パ
ルス幅制御方式のスイッチングレギュレータ3を用い、
シャント電流102をスイッチングさせることによりそ
の電流値を制御する。したがって、シャント回路10の
電力損失はスイッチング素子の通電時のみの損失とな
り、電力損失を大幅に低減することができ、人工衛星の
熱設計が容易になると同時にシャント回路10を小型軽
量化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星搭載用バ
ス電源装置に関し、特に太陽電池発生電力の余剰電力を
消費することによりバス電圧の上限制御を行うシャント
方式を用いた人工衛星搭載用バス電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】人工衛星搭載用バス電源装置は、複数の
太陽電池によって発電された電力を人工衛星に搭載され
た各種機器に供給するものである。しかし、太陽電池の
発電量は照射される光の量により変化するため一定では
ない。そのため、太陽電池によって発電される電圧の電
圧値が一定電圧値以上になった場合にはその上限を制限
し、一定電圧値以下になった場合には他に設けたバッテ
リ等により各種機器に電力を供給するようにしなけらば
ならない。
【0003】このような従来の人工衛星搭載用バス電源
装置を図2を用いて説明する。
【0004】この従来の人工衛星搭載用バス電源装置
は、太陽電池1、2と、シャント回路20と、バス電圧
誤差検出回路5と、充電回路6と、バッテリ7と、放電
用ブロッキングダイオード8とから構成されている。こ
こで、負荷6は、人工衛星に搭載された各種機器等を示
している。
【0005】この従来の人工衛星搭載用バス電源装置で
は、説明を簡単にするために2つの太陽電池1、2によ
り電力を発生させ負荷6に供給するようになっている
が、太陽電池は2つ以上設けられる場合も当然あり得
る。
【0006】太陽電池1と太陽電池2は、太陽電池2の
ホット側の端子が太陽電池1のグランド側の端子に接続
されることにより直列に接続されている。そして、太陽
電池1のホット側の端子から出力される電圧はバス電圧
103として負荷6に供給されている。
【0007】充電回路6は、太陽電池1から出力された
バス電圧103を電源としてバッテリ7を充電する。
【0008】放電用ブロッキングダイオ―ド8は、バス
電圧103がバッテリ7に直接印加されるのを防ぐとと
もに太陽電池1、2の発電量が減りバス電圧103が低
くなった場合にバッテリ7の電力を負荷7に供給するめ
のものである。
【0009】バス電圧誤差検出回路5は、バス電圧10
3の電圧が予め定められた規定電圧値以上になると、バ
ス電圧103と規定電圧値との差に比例した電圧値のバ
ス電圧誤差検出信号101を出力する。
【0010】また、シャント回路20は、電流ドライブ
回路21と、シャント電流制御用トランジスタ22と、
抵抗23、24とから構成されている。
【0011】電流ドライブ回路21は、シャント電流制
御用トランジスタ22の電流値を制御するための、バス
電圧誤差検出信号101の電圧値に比例した電圧を出力
する。
【0012】抵抗23は、太陽電池2のホット側の端子
とシャント電流制御用トランジスタ22のコレクタとの
間に接続されている。
【0013】抵抗24は、シャント電流制御用トランジ
スタ22のエミッタとグランドとの間に接続されてい
る。
【0014】そして、シャント電流制御用トランジスタ
22は電流ドライバ21から出力される電圧がベースに
印加されることによってコレクタ、エミッタ間に電流が
流れ太陽電池2のホット側の端子から出力されるシャン
ト電流102の電流値を制御している。
【0015】太陽電池は、その電圧―電流特性により、
出力電流値に応じて出力電圧が変動する。つまり、出力
電流が大きくなる程その出力電圧は低下する。従って、
シャント電流102の電流値を大きくすることにより太
陽電池2の出力電圧は低くなり、バス電圧103の電圧
値も低くなる。
【0016】ここで、シャント電流102の取り出し口
を太陽電池2のホット側としているのは、シャント回路
20の消費電力を低くするためにシャント回路20に印
加される電圧をできるだけ低くするためである。そし
て、このように中間電圧である太陽電池2のホット側の
端子からシャント電流を取り出しても、バス電圧103
の電圧値を制御することができる。
【0017】次に、この従来の人工衛星搭載用バス電源
装置の動作について説明する。
【0018】先ず、太陽電池1、2の発電量が低下して
バス電圧103の電圧値が規定電圧値以下となっている
場合には、バッテリ7は放電用ブロッキングダイオード
8を介して放電することにより負荷9に電力を供給す
る。
【0019】そして、太陽電池1、2の発電量が増加
し、バス電圧103の電圧値が規定電圧値以上になる
と、バス電圧誤差検出回路5はバス電圧誤差検出信号1
01を出力する。そのため、電流ドライブ回路21はバ
ス電圧誤差検出信号101に応じた電圧を発生させシャ
ント電流制御用トランジスタ22のベース電流を制御す
ることによりシャント電流102の電流値を制御する。
そして、シャント電流102が流れることにより太陽電
池2の出力電圧は降下し、バス電圧103の電圧値も低
くなり規定値の電圧値となる。このようにして規定値と
なったバス電圧103は負荷9に供給される。また、充
電回路6はバス電圧103を電源としてバッテリ7の充
電を行う。この場合には、放電用ブロッキングダイオー
ド8はオンしないためバッテリ7の放電は行われない。
【0020】この従来の人工衛星搭載用バス電源装置で
は、シャント回路20は直流電流制御を行っていたの
で、電力損失は太陽電池2の出力電圧とシャント電流1
02の電流値を掛けた値となり、大きな電力損失となっ
ていた。そのため、シャント回路20の発熱量は大きく
なり、過度の温度上昇防止のため重量・容積を大きくす
る必要があったため、シャント回路部の重量・容積が大
きくなってしまっていた。
【0021】また、シャント回路20の発熱量が大きく
なることにより、人工衛星の熱制御に大きな影響を与え
人工衛星の熱設計を困難とする要因となったいた。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の人工衛
星搭載用バス電源装置では、太陽電池発生電力の余剰電
力を消費するためのシャント電流を直流的に制御してい
たため、シャント回路の発熱量が大きくなり人工衛星の
熱制御に大きな影響を与えると同時に、温度上昇防止の
ためにシャント回路の重量・容積が大きくなり小型軽量
化の障害となっていたという問題点があった。
【0023】本発明の目的は、シャント回路の発熱量を
低減することにより衛星の熱制御を容易にすると同時に
シャント回路の小型軽量化を図ることができる人工衛星
搭載用バス電源装置を提供することである。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに、本発明の人工衛星搭載用バス電源装置は、照射さ
れた光を電圧に変換しバス電圧として発生させる直列に
接続された複数の太陽電池と、前記バス電圧が予め定め
られた規定電圧値以上の場合に前記バス電圧と前記規定
電圧値との差の電圧値に比例した電圧値を有するバス電
圧誤差検出信号を出力するバス電圧誤差検出回路と、前
記バス電圧誤差検出信号の電圧値に比例したパルス幅を
有するパルス信号を出力する制御回路と、前記パルス信
号によってスイッチング動作を行うことにより直列に接
続された前記複数の太陽電池の中間の電圧から出力され
るシャント電流の電流値を制御する定電流制御回路とか
ら構成されるシャント回路とを有する。
【0025】本発明は、太陽電池余剰電力を消費するた
めのシャント電流を制御するシャント回路として、パル
ス幅制御方式のスイッチングレギュレータを用いた定電
流制御回路を用いるようにし、シャント電流をスイッチ
ングさせることによりその電流値を制御するようにした
ものである。
【0026】したがって、シャント回路の電力損失はス
イッチング素子の通電時のみの損失となり、電力損失を
大幅に低減することができ、人工衛星の熱設計が容易に
なると同時にシャント回路を小型軽量化することができ
る。
【0027】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0028】図1は、本実施形態の人工衛星搭載用バス
電源装置の構成を示したブロック図である。図2中と同
番号は同じ構成要素を示す。
【0029】本実施形態の人工衛星搭載用バス電源装置
は、図2の従来の人工衛星搭載用バス電源装置に対し
て、シャント回路20をシャント回路10に置き換えた
ものである。
【0030】シャント回路10は、制御回路4と、スイ
ッチングレギュレータ3とから構成されている。
【0031】制御回路4は、スイッチングレギュレータ
3に流れるシャント電流102の電流値を制御するため
のパルス信号のパルス幅をバス電圧誤差検出信号101
の電圧値に比例して制御する。
【0032】スイッチングレギュレータ3は、パルス幅
制御方式(PWM:Pulse Width Modu
lation)を用いたスイッチングレギュレータであ
り、制御回路4から出力されたパルス信号によってスイ
ッチング動作を行うスイッチング素子によって構成され
ていて、そのパルス信号がアクティブの間だけオン状態
となりシャント電流102を発生させる。そのため、シ
ャント電流102の電流値は制御回路4から出力される
パルス信号のパルス幅によって制御されることになる。
【0033】次に本実施形態の動作について、図1を参
照して詳細に説明する。
【0034】バス電圧103が規定電圧以下の場合は、
図2の従来の人工衛星搭載用バス電源装置と同様な動作
が行われるため説明は省略する。
【0035】そして、バス電圧103が規定電圧値以上
の場合には、バス電圧誤差検出回路5は、図2の従来の
人工衛星搭載用バス電源装置と同様に、バス電圧103
の誤差を検出してバス電圧誤差検出信号101を出力す
る。
【0036】そして、制御回路4では、バス電圧誤差検
出信号101に応じたパルス幅のパルス信号を出力し、
スイッチングレギュレータ3ではそのパルス信号によっ
て制御されシャント電流102を発生させる。
【0037】この時、シャント回路10の電力損失P
は、下記の式(1)により求まる。
【0038】 P=VON × IS × D ・・・(1) VON:スイッチング素子の通電時の電圧降下 IS:スイッチングのピーク電流(太陽電池2の最大電
流) D:スイッチングの通電時間のデューティ比 通常、VONは1V程度以下と非常に小さいため、従来の
直流制御方式による人工衛星搭載用バス電源装置におけ
る電力損失が太陽電池2の出力電圧×シャント電流であ
ったのに比べると、非常に小さい損失で済む。
【0039】従って、本実施形態の人工衛星搭載用バス
電源装置では、、シャント回路の電力損失を大幅に低減
することができる。
【0040】本実施形態では、太陽電池1、2が直列に
接続された場合について説明したが本発明はこれに限定
されるものではなく、2以上の太陽電池が直列に接続さ
れた場合または太陽電池が1つの場合にも適用すること
ができるものである。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、シャン
ト回路の電力損失を大幅に低減することができるため、
人工衛星の熱設計が容易になるとともにシャント回路の
小型軽量化を図ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の人工衛星搭載用バス電源
装置の構成を示したブロック図である。
【図2】従来の人工衛星搭載用バス電源装置の構成を示
したブロック図である。
【符号の説明】
1、2 太陽電池 3 スイッチングレギュレ―タ 4 制御回路 5 バス電圧誤差検出回路 6 充電回路 7 バッテリ 8 放電用ブロッキングダイオ―ド 9 負荷 10 シャント回路 20 シャント回路 21 電流ドライブ回路 22 シャント電流制御用トランジスタ 23、24 抵抗、 101 バス電圧誤差検出信号 102 シャント電流 103 バス電圧

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 照射された光を電圧に変換しバス電圧と
    して発生させる直列に接続された複数の太陽電池と、 前記バス電圧が予め定められた規定電圧値以上の場合に
    前記バス電圧と前記規定電圧値との差の電圧値に比例し
    た電圧値を有するバス電圧誤差検出信号を出力するバス
    電圧誤差検出回路と、 前記バス電圧誤差検出信号の電圧値に比例したパルス幅
    を有するパルス信号を出力する制御回路と、前記パルス
    信号によってスイッチング動作を行うことにより直列に
    接続された前記複数の太陽電池の中間の電圧から出力さ
    れるシャント電流の電流値を制御する定電流制御回路と
    から構成されるシャント回路とを有する人工衛星搭載用
    バス電源装置。
  2. 【請求項2】 前記シャント電流が出力される電圧が、
    直列に接続された前記複数の太陽電池のうちの一番グラ
    ンドに近い側に接続されている太陽電池の出力電圧から
    出力されている請求項1記載の人工衛星搭載用バス電源
    装置。
  3. 【請求項3】 照射された光を電圧に変換しバス電圧と
    して発生させる太陽電池と、 前記バス電圧が予め定められた規定電圧値以上の場合に
    前記バス電圧と前記規定電圧値との差の電圧値に比例し
    た電圧値を有するバス電圧誤差検出信号を出力するバス
    電圧誤差検出回路と、 前記バス電圧誤差検出信号の電圧値に比例したパルス幅
    を有するパルス信号を出力する制御回路と、前記パルス
    信号によってスイッチング動作を行うことにより前記太
    陽電池の出力電圧から出力されるシャント電流の電流値
    を制御する定電流制御回路とから構成されるシャント回
    路とを有する人工衛星搭載用バス電源装置。
  4. 【請求項4】 前記定電流制御回路が、スイッチングレ
    ギュレータである請求項1から3のいずれか1項記載の
    人工衛星搭載用バス電源装置。
  5. 【請求項5】 照射された光を電圧に変換する複数の太
    陽電池が直列に接続され、前記複数の太陽電池から出力
    される電圧であるバス電圧の電圧値が予め定められた電
    圧値以上となった場合に、直列に接続された前記複数の
    太陽電池の中間の電圧からシャント電流を発生させて前
    記バス電圧の電圧値を降下させることにより前記バス電
    圧を予め定められた電圧値とするシャント電流制御方法
    において、 前記シャント電流をスイッチング制御することにより電
    流値を制御することを特徴とするシャント電流制御方
    法。
  6. 【請求項6】 照射された光を電圧に変換する太陽電池
    を有し、前記太陽電池から出力される電圧であるバス電
    圧の電圧値が予め定められた電圧値以上となった場合
    に、前記太陽電池の出力電圧からシャント電流を発生さ
    せて前記バス電圧の電圧値を降下させることにより前記
    バス電圧を前記予め定められた電圧値とするシャント電
    流制御方法において、 前記シャント電流をスイッチング制御することにより電
    流値を制御することを特徴とするシャント電流制御方
    法。
  7. 【請求項7】 スイッチングレギュレータを用いて前記
    シャント電流のスイッチング制御を行う請求項5または
    6記載のシャント電流制御方法。
JP9317247A 1997-11-18 1997-11-18 人工衛星搭載用バス電源装置およびシャント電流制御方法 Pending JPH11150887A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009060996A1 (ja) * 2007-11-09 2009-05-14 Nec Toshiba Space Systems, Ltd. 電源制御装置
WO2013005804A1 (ja) * 2011-07-07 2013-01-10 三洋電機株式会社 スイッチング装置
CN113086252A (zh) * 2021-04-02 2021-07-09 深圳航天东方红卫星有限公司 一种高可靠的太阳电池阵分流调节系统与方法
CN114865754A (zh) * 2022-07-06 2022-08-05 荣耀终端有限公司 充电电路、充电芯片及电子设备

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