JPS63129817A - ソ−ラ電力発生装置 - 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） この発明は、例えば人工衛星の電力源となるソーラ電力
発生装置に関する。

（従来の技術） 従来より、人工衛星には第３図に示すようなソーラ電力
発生装置が搭載されている。この装置は電力発生部と電
力制御部とで構成される。電力発生部は上部の太陽電池
アレイ（Ｓ／Ａ）ＵＬ〜Ｕｎ＋１、下部の太陽電池アレ
イ（Ｓ／Ａ）Ｌｌ　〜ＬＩ］＋１及びブロッキングダイ
オードＤ１〜Ｄ　ｎｉｌをそれぞれ直列接続してｎ＋１
列の太陽電池アレイ回路１１１〜１１ｎ＋Ｉを構成し、
各アレイ回路をバスラインＢＬ及びバスリターンライン
ＢＲ間に並列接続したものである。各太陽電池アレイ回
路に発生した電力はバスラインＢＬを通じて負荷機器１
２に供給されるが、この負荷機器１２に安定した電力を
供給するために上記電力制御部によってバス電圧の定電
圧化が行なわれる。

上記電力制御部は差動増幅器ＯＰｏによって定１ｕ圧ダ
イオードＺｏで発生される基４電圧に対するバス電圧の
変動分を検出する誤差検出回路１３、それぞれ誤差検出
回路１３で検出された誤差電圧と互いに異なる定電圧を
発生する定電圧ダイオードＺｌ−Ｚｎの発生する弁別基
Ｉ＄雷電圧をレベル比較器ＯＰＩ〜ＯＰｎで比較して誤
差電圧が各弁別基準電圧以上となることを弁別するｎ個
の弁別回路１４１〜１４ｎ１各弁別回路１４１〜１４ｎ
の出力信号に応じて駆動信号を出力するドライバ回路１
５１〜１５ｎ１各ドライバ回路１５１〜１５ｎからの駆
動信号によって下部太陽電池アレイＬ１〜Ｌｎをシャン
トするシャントリレースイッチ１６１〜１６ｎ１バスラ
インの出力インピーダンスを低減するバスフィルタ１７
で構成される。

すなわち、バス電圧の変動は太陽電池アレイの電圧・電
流特性のため、負荷電７ｆＥｉ　ｌ、が変動しても太陽
電池アレイ回路出力１１〜ｉ　ｎ＋１が変動しても発生
しつる。これらの変動要因に対処するために上記電力制
御部が設けられている。例えば、１Ｌ−（Σ１ｎ）−ｉ
ｌ であるとき、余剰電流である１１がバスラインＢ　Ｌに
供給された場合、太陽’％池テアレイ電圧・電流特性に
よってバス電圧は上昇する。この上昇分は誤差検出回路
１３によって誤差電圧として検出され、各比較回路１４
１〜１４ｎに送られる。各比較回路１４．１〜１４ｎは
誤差電圧をそれぞれ異なる弁別基準電圧とレベル比較し
、誤差電圧が弁別基Ｌ＄電圧以上となったとき弁別信号
を出力し、ドライバ回路１５１〜１５ｎを通じてシャン
トリレースイッチ１６１〜１６ｎをオンさせる。したが
って余剰出力となる太陽電池アレイ回路の下部アレイが
シャントされ、これによってバス電圧は安定化される。

第４図にバス電圧の誤差分に対するシャントリレースイ
ッチ１６１〜１６ｎの動作タイミングを示す。最小負荷
電力状態ではシャントリレースイッチ１６１〜１６ｎは
全てオン状態とされ、負荷電力はアレイ回路１１ｎ＋１
の出力ｉ　ｎｉまたけで維持される。

以上の電力制御方式は一般にデジタルシャント方式と称
されるもので、この方式の利点は余剰電力を短絡・開放
のオン・オフ制御によるものであるため、消費する電力
に比べて発生熱量が非常に低いという点である。ところ
が、この方式には、第５図に示すようにオン・オフ制御
のリミットサイクルに伴うバス電圧の変動が数１００［
ｍＶ］のバスリップルとしてバスラインに重畳されるた
め、通信衛星や放送衛星等に搭載される場合には通信、
放送機器への雑音源、妨害源となる。尚、パスリップル
の繰返し周期はバスフィルタの容量値とアレイ出力端及
びバスフィルタ間の抵抗分と制御部のループ利得で決り
、負荷電流が一定であってもリップルは生じる。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は従来のデジタル・シャント方式で電力制御さ
れるソーラ電力発生装置ではパスリップルが生じると共
に発熱量が多いという問題を改善するためになされたも
ので、低発熱でパスリップルを生じることなく消費制御
することができ、これによって通信衛星、放送衛星に搭
載して好適するソーラ電力発生装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） この発明に係るソーラ電力発生装置は、上部太陽電池ア
レイ及び下部太陽電池アレイを直列接続した複数の太陽
電池アレイ回路をバスライン及びリターンライン間に並
列接続し、その発生電力をバスライン及びリターンライ
ンを通じて負荷に供給するものにおいて、前記負荷に供
給される電力の誤差分を検出する誤差検出回路と、この
誤差検出回路の検出誤差に応じて前記複数列の任意の太
陽電池アレイ回路の発生電力を制限する複数個のアナロ
グシャント回路と、前記複数列の太陽電池アレイ回路の
発生電力を制限する複数個のデジタルシャント回路とを
具備し、前記デジタルシャント回路の動作を前記アナロ
グシャント回路の出力で制御するようにして構成される
。

（作用） 上記構成によるソーラ電力発生装置は、誤差検出回路に
よって検出された負荷に供給される電力の誤差分に応じ
てアナログシャント回路を順次動作させて複数列の任意
の太陽電池アレイ回路の発生電力を制限する。ここで、
負荷電力が大きく変化する場合にはデジタルシャント回
路により前記複数個のアナログシャント回路が一方の制
御範囲を越えたことを検出して残りの太陽電池アレイ回
路を前記複数個のアナログシャント回路が他方の制御範
囲に入るまで順次シャントさせ、または前記複数個のア
ナログシャント回路が最低制御範囲を越えたことを検出
して残りの太陽電池アレイ回路を前記複数個のアナログ
シャント回路が制御範囲に入るまで順次復帰させる。つ
まり、微調整をアナログシャント回路によって行ない、
ｔｎ調整をデジタルシャント回路によって行なう。

（実施例） 以下、第１図及び第２図を参照してこの発明の一実施例
を説明する。但し、第１図において第３図と同一部分に
は同一符号を付して示し、その説明を省略する。

第１図はその構成を示すもので、前記ｎ＋１個のうち８
個の太陽電池アレイ回路１１１〜１１８には前記シャン
トリレースイッチに代わってアナログパーシャルシャン
ト回路１８１〜１８８が接続されている。各アナログパ
ーシャルシャント回路１８１〜１８８はそれぞれシャン
トトランジスタＱｌ　−Ｑ８　、エミッタ抵抗Ｒ１−Ｒ
８、ベース抵抗Ｒ１１〜Ｒ１８ををし、それぞれ前記誤
差検出回路１３からの誤差電圧が互いに異なる動作点に
設定されたシーケンスダイオードＤ１２〜Ｄ１８を介し
てシャントトランジスタＱ１〜Ｑ８のベースに供給され
るようになされている。

一方、残りの太陽電池アレイ回路１１９〜１１ｎ＋１に
はデジタルシャント回路が接続されている。このデジタ
ルシャント回路は、太陽電池アレイ回路１１９〜１１ｎ
＋１に下部アレイＬ９〜Ｌｎ＋１をシャントするシャン
トリレースイッチ１９９〜１９ｎ＋１を接続し、これら
のスイッチをトランジスタＱ２．Ｑ８のエミッタ７１圧
ＶＥ２゜Ｖ＝８に応じてオン・オフ制御信号に９〜ｋｎ
＋１を生成するシーケンシャル駆動回路２０によってオ
ン・オフ制御するものである。

第２図は上記シーケンシャル駆動回路２０のｔｉｔ成を
示すもので、図中２１はオン弁別器で、定電圧ダイオー
ドＺａ及びコンパレータＯＰａで構成される。２２はオ
フ弁別器で、定電圧ダイオードｚｂ及びコンパレータＯ
Ｐｂで構成される。２３は充放電回路で、スイッチング
トランジスタＱ１１゜Ｑ１２、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３、ダ
イオードＤ　２１．　　Ｄ　２２、コンデンサＣで構成
される。２４９〜２４　ｎ＋１はそれぞれ上記リレース
イッチ１９９〜１９ｎ＋ｌのオン・オフ制御信号に９〜
ｋ　ｎ＋１を生成するオン・オフ弁別器で、それぞれ異
なる定電圧を発生する定電圧ダイオードＺ９〜Ｚｎ＋ｌ
ｓ　コンパレータＯＰ９〜ＯＰ　ｎ＋１で構成される。

すなわち、上記誤差検出回路１３によってバスラインの
バス電圧誤差を検出すると、各アナログパーシャルシャ
ント回路１８１〜１８８によって検出された誤差電圧に
応じて太陽電池アレイ回路１１１〜１１８のシャント点
の電流がアナログ的に引込まれる。アナログパーシャル
シャント回路１８１〜１８８の各シャントトランジスタ
Ｑ１〜Ｑ８の動作開始点はシーケンスダイオードＤ１２
〜Ｄ１８によって差を付けられており、第１図に示すよ
うに誤差電圧が増加するにつれてトランジスタＱｌから
順次シャント動作が開始するようになっている。このた
め、トランジスタＱ１〜Ｑ８か同時に最大点に雷なるこ
とかないので、その発熱量を抑制することかできる。

上記シャントシーケンスは、負荷電力か減少または発生
電力が増加し、誤差電圧レベルが上昇するにつれて進行
するが、８段目のアナログパーシャルシャント回路１８
８が動作を開始してエミッタ電圧が発生し、その電圧レ
ベルがシーケンシャル駆動回路２０のオン弁別器２１ａ
の弁別基準電圧レベルを越えると、コンパレータＯＰａ
からオン信号が出力され、充放電回路２３のトランジス
タＱｌｌがオフされる。このため、コンデンサＣにコレ
クタ抵抗Ｒ３１及びダイオードＤ２＋を介して充電電流
が供給され、コンデンサＣの充電電圧は増加していく。

このコンデンサＣの充電電圧が増大するにつれて各オン
・オフ弁別器２４９〜２４ｎ＋１から順番にオン信号が
出力され、これによって太陽電池アレイ回路１１９〜１
１ｎ＋１が順番にシャントされる。そして、上記エミッ
タ電圧ＶＥ８が定電圧ダイオードＺａによる弁別基準電
圧以上となるまでバス電圧が低下すると、オン弁別器２
１のコンパレータＯＰａの出力が停止してトランジスタ
Ｑｌｌがオンとなる。このため、コンデンサＣの充電電
流がシャントされ、そのときの充電電圧で選択される太
陽電池アレイ回路のみがシャントされたままとなる。す
なわち、負荷電力の低下が大きければ大きいほど多くの
太陽電池アレイ回路がシャントされる。

また、」二部シャントシーケンスは、負荷電力が増加ま
たは発生電力が減少し、誤差電圧レベルが低下するにつ
れて進行するが、２段目のアナログパーシャルシャント
回路１８２が動作を停止してニミッタ電圧レベルがシー
ケンシャル駆動回路２０のオフ弁別器２２の弁別基■電
圧レベル以下になると、コンパレータＯＰｂからオフ信
号が出力され、充放電回路２３のトランジスタＱ１２が
オンされる。このため、コンデンサＣはダイオードＤ２
２及びコレクタ抵抗Ｒ３３を介して放電されるため、コ
ンデンサＣの充電電圧は減少していく。二のコンデンサ
Ｃの充電電圧か減少するにつれて各オン・オフ弁別器２
４９〜２４　ｎ＋１から順番にオフ信号が出力され、こ
れによって太陽電池アレイ回路１１９〜１１　ｎｉｌが
順番に復帰される。そして、上記エミッタ電圧Ｖε２が
定電圧ダイオードｚｂによる弁別基準電圧以上となるま
でバス電圧が上昇すると、オン弁別器２２のコンパレー
タＯＰｂの出力が停止してトランジスタＱ１２がオフと
なる。このため、コンデンサＣの放電が停止１−され、
そのときの充電電圧で選択される太陽電池アレイ回路の
みがシャントされたままとなる。すなわち、負荷電力の
増加が大きければ大きいほど多くの太陽電池アレイ回路
が復帰さ れる。

したがって、上記のように構成したソーラ電力発生装置
は、アナログパーシャルシャント回路によるアナログシ
ャント素子数、デジタルシャント回路によるデジタルシ
ャント素子数とオン・オフ判定を負荷変動モードに対応
させて選択及び設計することにより、負荷電力の大幅な
変動に対する粗調整をデジタルシャント部分で、微少な
変動に対する精調整をアナログシャント部分で担当させ
ることができる。このため、パスリップルはほとんど生
じない。この場合、アナログシャント素子が同時に最大
点で重ならないので、低発熱となる。

また、各シャントトランジスタのエミッタ電圧をデジタ
ルシャント部のオン・オフ駆動判別に用いているので、
アナログシャント部分とデジタルシャント部分との相互
動作関係は温度変化があっても良好に維持することがで
きる。以−りのことから、このソーラ電力発生装置は通
信衛星、放送衛星に搭載用として好適するものである。

尚、上記シーケンシャル駆動回路への入力信号はトラン
ジスタＱ２．Ｑ８に限られるものではなく、負荷電力の
変動範囲とアレイ回路当りの出力電力に応じて選択すれ
ばよく、アナログシャント素子数も同様に選択すればよ
い。また、上記実施例ではシャントリレースイッチを下
部アレイ出力に接続したが、直接」二部アレイ出力部に
接続してもその効果は同様である。さらに、シャントリ
レースイッチの代わりに各アレイ回路に直接にリレース
イッチを挿入してオン・オフ制御させることも可能であ
る。リレースイッチの代わりに半導体素子を用いても同
様の効果か得られることはいうまでもない。

［考案の効果］ 以上のようにこの考案によれば、低発熱でパスリップル
を生じることなく消費制御することができ、これによっ
て通信衛星、放送衛星に搭載して好適するソーラ電力発
生装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係るソーラ電力発生装置の一実施例
を示すブロック回路Ｒ，７成図、第２図は同実施例のシ
ーケンシャル駆動回路の具体的な構成を示す回路図、第
３図は従来のソーラ電力発生装置の構成を示すブロック
回路図、第４図は従来装置の電力制御動作を説明するた
めの図、第５図は従来装置のバスラインに重畳されるハ
スリンプルを説明するための波形図である。 １１１〜１１　ｎ＋１・・・太陽電池アレイ回路、１２
・・・負荷、１３・・・誤差検出回路、１４１〜１４ｎ
・・・弁別回路、１５１〜１５ｎ・・・ドライバ回路、
１６１〜１６ｎ・・・シャントリレースイッチ、１７・
・・バスフィルタ、１８１〜１８８・・・アナログパー
シャルシャント回路、１９９〜１９ｒｒ＋１・・・シャ
ントリレースイッチ、２０・・・シーケンシャル駆動回
路、２１・・・オン弁別器、２２・・・オフ弁別器、２
３・・・充放電回路、２４９〜２４　ｎｉｌ・・・オン
・オ出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 誤差電圧 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部太陽電池アレイ及び下部太陽電池アレイを直列接続
   した複数の太陽電池アレイ回路をバスライン及びリター
   ンライン間に並列接続し、その発生電力をバスライン及
   びリターンラインを通じて負荷に供給するソーラ電力発
   生装置において、前記負荷に供給される電力の誤差分を
   検出する誤差検出回路と、この誤差検出回路の検出誤差
   に応じて前記複数列の任意の太陽電池アレイ回路の発生
   電力を制限する複数個のアナログシャント回路と、前記
   複数列の太陽電池アレイ回路の発生電力を制限する複数
   個のデジタルシャント回路とを具備し、前記デジタルシ
   ャント回路の動作を前記アナログシャント回路の出力で
   制御するソーラ電力発生装置。