JPS59225415A

JPS59225415A - 電源制御装置

Info

Publication number: JPS59225415A
Application number: JP58100383A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Igarashi; 五十嵐　正昭
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-06-06
Filing date: 1983-06-06
Publication date: 1984-12-18

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】〔発明の技術分野〕この発明は、たとえば、人工衛星に搭載して好適な電源
制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、衛星電源では、太陽電池出力電力を１次電力源
、ノクツテリを２次電力源として用い、電源電圧の安定
化は電源ラインの電圧変動を検知し、太陽電池出力をシ
ャントデシベータおよびバッテリ充電器により、あるい
はバッテリ出力をブーストコンバータによりそれぞれ駆
動制御することにより安定化制御している。

第１１ｉ！！Ｉは従来のソーラ電力発生装置の構成を示
すものである。この第１図において、太陽電池セル２が
複数個直列に接続されて、太陽電池セル２１〜２ｄが構
成される。

各太陽電池回路２ａ〜２ｄで発生された電力はブロッキ
ングダイオード１ａ〜１ｄをそれぞれ通してパスライン
Ｌに導びかれ、負荷３に供給される。

前記ブロッキングダイオード１ａ〜１ｄは太陽電池回路
２ａに２ｄに破損、短絡などが生じた場合、他の太陽電
池回路で発生された電流がパスラインＬを通じてその回
路に流れ込まないようにするためのものである。

一方、前記パスラインＬの電圧Ｖは太陽電池回路２８〜
２ｄの発生電力の変化および負荷３の変動によって変化
することになる。

この負荷３に供給される電圧を一定値に保つために、負
荷３の電圧■は基準電圧Ｖ。とともに、誤差電圧検出増
幅器４に供給され、これらが比較、増幅される。

この誤差電圧検出増幅器４より出力される誤差電圧ΔＶ
は前記太陽ｍ油回路２ａ〜２ｃの発生電力を制御するシ
ャント回路５ａ〜５ｃにそれぞれダイオード６ａ〜６ｃ
°を通して供給される。

このダイオード６ａ〜６ｃは直列数がそれぞれ違うため
、前記誤差電圧ΔＶが低いときは、ダイオ−゛ドロａを
通してシャント回路５ａが駆動され、太陽電池回路２ａ
の電流の一部がシャント回路５ａに流れ、太陽電池回路
２ａの発生電力が制御される。

また、誤差電圧ΔＶが高くなると、ダイオード６ｂ、６
ｃを通して、シャント回路５ｂ、５ｃが駆動され、太陽
電池回路２ｂ、、２ｃの発生電力力制御されて、負荷３
に供給される電圧■が基準電圧Ｖ。に近づくように制御
される。

一方、第２図はソーラ電力発生装置の出力を安定化させ
る安定化電源装置の構成を示すブロック図であり、単一
パス／フルシャント安定化電源方式の場合を示す。

この第２図において、太陽電池（ソーラアレイ）１１は
第１図の太陽電池回路２ａに対応するもので、この出力
は第１図のシャント回路５ａ（１）ように構成されるシ
ャントデシベータ１２及びバッテリ充電器１３に接続さ
れ、最終的に負荷フルシャント１４に必要な電力を供給
する。

中央制御回路１７は第１図の誤差電圧検出増幅器４に対
応するもので、電源パスライン１５の電圧Ｖと基準電圧
１６（ツェナーダイオードにより発生）を比較し、ソー
ラアレイ１１の出力が負荷要求よりも大きく、このため
、電源ノ々スライン１５の電圧が上昇すると、シャント
デシベータ１２、バッテリ充電器１３を駆動し、余剰電
力をバッテリ充電用とシャント消費により吸収し、電源
パスライン１５の電圧上昇を制限し、安定化する。

負荷要求がソーラアレイ１１の出力と同じであれば、シ
ャントデシベータ１２、ノ々ツテリ充電器１３の動作は
中央制御回路１７の出力により停止される。

さらに、負荷要求が増加し電源／４スライン１５の電圧
が低下すると、中央制御回路１７の出力はこの変動を検
知し、ノ々ツ°テリ１８に接続されているブーストコン
バータ１９の動作を開始させ、不足電力を供給する。

上記のように制御ループ動作により電源・ぐスライジ１
５の電圧を１ミリゲルト値±１％程度に安定化すること
ができる。

第３図は第２図に示したシャントデシベータ１２（フル
シャント）の代わりにノぐ−シャル／シーケンシャルシ
ャントデシ４−夕を用いた安定化電源装置であり、バッ
テリ充電器１３、バッテリ２９を除いては第１図と同様
に構成される。この第３図において、ソーラアレイは上
部ソーラアレイ群２１．２３と下部ソーラアレイ群２２
．２４から構成され、シャントデシベータ群２５．２６
が接続されている。

この構成はシャントデシベータの発生熱電を低減するの
に適しており、通常シーケンスダイオード２’１ｅ２８
により同時にシャントデシベータ群２５．２６が動作し
ないようにシーケンンヤル制御される。

また、バッテリ２９の出力はブーストコンバータを用い
ず直接出力する例を示しており、パス電圧は高精度の安
定化制御はされておらず、±７ｖ程度の変化を許容して
いる構成例である。

ただし第２図と同じくブーストコンバータを用いれば±
１％程度の安定化制御が実行できる。

なお、電源パスライン１５、基準電圧１６、中央制御回
路１７、バッテリ充電器１３、負荷コンポーネント１４
は第２図の場合と同様である。

しかし、いずれにしても電源パスライン１５は単一パス
で、負荷に供給できるノ々ス電圧は一種類のみである。

通常、衛星の軌道上運用に欠かせない、姿勢制御系、熱
制御系、テレメ）　ＩＪ／コマンド系、電源系のような
基本機器はすでに設計が確立しており、衛星ミッション
毎にその仕様が変ることが少い。

すなわち、パス電圧も＋２２〜３５Ｖ程度の範囲にある
。一方、衛星のミッション機器は衛星毎に異なり、近年
は特に高電圧化の方向にある。

したがって、従来の単一パス方式で基本機器とミッショ
ン機器への電力供給を実施すると、衛星全体として電力
効率の良い電力供給が困難になる。

〔発明の目的〕

この発明は、上記の欠点を除去するためになされたもの
で、簡単な構成により、２種類のノクスライン、すなわ
ち基本機器用低電圧・々スライン、ミッション機器用高
電圧パスラインのバス電圧を衛星負荷コンポーネントに
供給することができる電源制御装置を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

この発明の電源制御装置は、複数の下部ソーラアレイの
出力を基本機器に供給するとともに、この下部ソーラア
レイより数の少ない上部ソーラアレイを下部ソーラアレ
イと直列に接続してその合成電画をミッション機器に供
給し、このミッション機器に供給する電圧が所定以上に
なると制御手段により下部ソーラアレイに並列に接続し
たシャントデシベータ群およびバッテリ充電器を制御し
て一定電圧に制御するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の電源制御装置の実施例について図面に
基づき説明する。第４図はその一実施例の構成を示すプ
ロ、り図である。この第４図において、３１．３３はそ
れぞれ上部ソーラアレイであり、それぞれ太陽電池セル
がＮＵ個直列に接続されて構成されている。

この上部ソーラアレイ３１．３３の出力電圧ｖＵは高電
圧パスラインＨＬに供給するようになっている。この上
部ソーラアレイ３１．３３と下部ソニラアレイ３２．３
４は直列に接続され、下部ソーラアレイ３２．３４の負
極はアースラインＫＬに接続されている。

さらに、下部ソーラアレイ３２．３４のほかに下部ソー
ラアレイ１３４が設けられ、それぞれＮＬ個の太陽電池
セルを直列に接続して構成されている。下部ソーラアレ
イ３２．３４，１３４に並列にシャントデシ波−夕３５
．３６，１３６が接続されている。

下部ソーラアレイ３２，３４．１３４の出力電圧ｖＬは
アイソレーションダイオード１３９を介して、低電圧パ
スラインＬＬに低電圧を供給するようになっている。

上記高電圧ハスラインＨＬとアースラインＥＬ間には、
バッテリ充電器３７とバッテリ３８が直列に接続されて
おり、低電圧パスラインＬＬとアースラインＥＬ間にも
、ノぐッテリ充電器３９とバッテリ４０が直列に接続さ
れている。

バッテリ３８と高電圧パスラインＨＬ間には、ブロッキ
ングダイオード４１が接続され、低電圧パスラインＬＬ
とバッテリ４０間にもブロッキングダイオード４２が接
続されている。

ツェナーダイオード４３より基準電圧が得られこの基準
電圧は、たとえば、比較器で構成される中央制御回路４
４に供給される。この中央制御回路４４には、高電圧パ
スラインＨＬより上部ソーラアレイ３１．３３の出方電
圧ｖＵも供給されこの両者を比較して、上記バッテリ充
電９３７０３９を制御するようになっているとともに、
ダイオード４５．４６を介してそれぞれシャントデシベ
ータ３５　＃　３６に接続されている。

ダイオード４５．４６はそれぞれダイオードの直列接続
個数を変えて、中央制御回路４４の出力電圧に応じてシ
ャントデシベータ群３５゜３６を制御するようになって
いる。

次に、以上のように構成されたこの発明の電源装置の動
作について、第５図（ａ）、第５図（ｂ）を併用して述
べる。第５図（−）は上部ソーラアレイ３１　ｔ　３３
の出力電圧ｖＵと電流の関係を示し、第５図（ｂ月を下
部ソーラアレイ３２．３４の出力電圧■、と電流の関係
を示すものである。

中央制御回路４４は高電圧パスラインＨＬと基準電圧を
比較し、バッテリ充電器３７、シャントデシベータ群３
５．３６を駆動制御する。

低電圧パスラインＬＬはシャントタッグよりアイソレー
ションダイオード１３９を介し接続すれ、供給される。

バッテリ充電器３９、バッテリ４０は低電圧パス用に備
えられている。

高電圧パスラインＨＬには、上部ソーラアレイＪ　１’
　、　３　Ｊの出力電圧ｖｔｌと下部ソーラアレイ３２
．３４の出力電圧ｖＬとを合計した電流になり、第５図
（ｂ）に示すように、高電圧パスラインＨＬにはミッシ
ョン用電流■８が流れ、低電圧パスラインＬＬには基本
機器用電流■、が流れる。

この低電圧パスラインＬＬには、下部ソーラアレイ３２
，３４．１３４の出力電圧■１が印加される。

高電圧／ヤスラインＨＬに印加される電圧（ｖＵ＋ｖＬ
）が一定値になるように、シャントデシベータ群３５，
３６，１３６に流れるシャント電流■１を中央制御回路
４４で制御する。

低電圧パスラインＬＬに流れる基本機器用電流工、は衛
星運用モードによりあまり変動せず、はぼ一定である。

たとえば、ミッション電流！８が減少すると、このミッ
ション電流ＩＨは第５図（ａ）で左側に移動し、上部ソ
ーラアレイ３１．３３の出力電圧Ｖｔ、は上昇する。中
央制御回路４４はこの上昇を検出し、シャントデシベー
タ３５，３６゜１３６を駆動し、シャント電流Ｉ８を増
加させ、下部ソーラアレイ３２．：１４，１３４の出力
電圧を低下させ、高電圧パスラインＭＬの電圧（ｖ、　
＋　ｖＬ）を一定値に制御する。

下部ソーラアレイ３２．３４，１３４の並列接続セル数
（Ｎ＋Ｍ）は基本機器用電流工５分だけ上部ソーラアレ
イ回路の並列接続数（財）よりも多く（Ｍだけ多い）並
列接続する。また低電圧パスラインＬＬの出力電圧は日
照時はぼ次式で表わされる。

ここで、ＮＬ：下部ソーラアレイ直列接続セル数ＮＵ：
上部ソーラアレイ直列接続セル数コノ実施例では、高電
圧パスライン）ＩＬ用に・ぐツテリ充電器３２、バッテ
リ３８を設けたが、日食時ミッション機器を動作させる
必要がない場合は、これらを取り外せばよい。またバッ
テリ３８の出力側にブーストフンパータを第２図のごと
く用いれば高電圧パスラインＨＬを±１−程度一に安定
化することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明の電源制御装置によれば、
複数の下部ソーラアレイの出力を基本機器に供給し、そ
れよりも数の少ない上部ソーラアレイと下部ソーラアレ
イの合成電圧をミッション機器に供給し、ミッション機
器に供給する電圧が所定以上になると下部ソーラアレイ
に並列に接続したシャントデシベータおよびパ、テリ充
電器を制御手段で制御してミッション機器に供給する電
圧を一定電圧となるようにしたので、比較的簡単な構成
により２種類のパス電圧を衛星負荷コンポーネントに供
給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のソーラ電力発生装置の回路図、第２図は
従来の単一パス／フルシャント安定化電源装置のプロ、
り図、第３図は従来の単一パス／ノや一シャルシャント
安定化電源装置のブロック図、第４図はこの発明の電源
−制御装置の一実施例の構成を示すブロック図、第５図
は第４図の電源制御装置における上部ソーラアレイおよ
び下部ソーラアレイの出力電圧対電流特性図である。３１．３３・・・上部ソーラアレイ、３２．３４゜１３
４・・・下部ソーラアレイ、３５．３Ｑ、１３６・・・
シャントデシイータ、３６．３９・・・バッテリ充電器
、３８ｖ４Ｑ・・・バッテリ、４４・・・中央制御回路
、ＨＬ・・・高電圧パスライン、ＬＬ・・・低電圧パス
ライン。

Claims

【特許請求の範囲】

それぞれが直列接続された複数の太陽電池セルで構成さ
れかつ第１のパスラインに出力を供給する複数の第１の
ソーラアレイと、それぞれが直列接続された複数の太陽
電池セルで構成されかつそれぞれが前記第１のソーラア
レイに直列接続され出力を第２のパスラインに供給する
前記第１のソーラアレイよりは少ない複数の第２のソー
ラアレイと、それぞれが前記第１のソーラアレイに並列
に接続された複数のシャントデシベータと、基準電圧と
前記第２のパスラインの電圧とを比較してその差に応じ
て前記第２のパスラインの電圧が所定電圧になるよう前
記シャントデシベータあるいはノ譬ツテリ充電手段を制
御する回路とを具備する電源制御装置。