DE2018181A1

DE2018181A1 - Schaltungsanordnung zur Simulierung der elektrischen Eigenschaften einer Solarzelle

Info

Publication number: DE2018181A1
Application number: DE19702018181
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl -§ng 8019 Abersdorf Puhler Klaus Peter 8019 Steinhonng Hufnagel
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1970-04-16
Filing date: 1970-04-16
Publication date: 1971-11-04
Also published as: FR2086102B1; DE2018181B2; FR2086102A1; GB1346504A; BE764561A; DE2018181C3

Description

Messers dual tt-B81ko«-Blolam - Ottobrunn, 8. April 197o Gesellschaft Tnit 7026

beschränkter Härtung ZVPl Me/gö

MÜneHen 2018181

Schaltungsanordnung zur Simulierung der elektrischen Eigenschaften einer Solarzelle

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Simulierung der elektrischen Eigenschaften einer Solarzelle mit einem Transistor,

Solarzellensimulatoren werden benötigt, um die z.B. bei Weltraummissionen von Solarzellenanlagen mit Energie versorgten Baugruppen und Geräte bereits am Boden unter den Bedingungen prüfen zu können, die beim Einsatz von Solarzellenanlagen als Energiequelle auftreten»

-2-109845/1523

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektrische Schaltungsanordnung anzugeben, die in einfacher Weise die elektrischen Ausgangsgrößen einer mit unterschiedlichen Strahlungsintensitäten beaufschlagten Solarzellenanordnung simuliert.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Transistor ein über einen Emitterwiderstand gegengekoppelter Leistungstransistor ist, der zusammen mit einer Reihenschaltung aus Emitter-, Kollektor- und einem der Emitter-Kollektor-Strecke parallelgeschalteten Widerstand als spannungsabhängiger Vorwiderstand in die mit Bezugspotential verbundene Ausgangsleitung einer Spannungsquelle geschaltet ist, daß der Basis des Transistors eine die Strahlungsintensität simulierende Steuerspannung zuführbar ist und daß an der so mit dem Transistor beschalteten Spannungsquelle die einer mit der genannten Strahlungsintensität beaufschlagten Solarzelle entsprechenden elektrischen Ausgangsgrößen abnehmbar sind.

Durch diese verblüffend einfache Schaltung eines einzigen Leistungstransistors ist es in Verbindung mit einer herkömmlichen Spannungsquelle möglich,durch Ansteuerung dieses Transistors an seiner Basis die verschiedenen unterschiedlichen Betriebszustände bzw. das durch seine Kennlinien bestimmte Betriebsverhalten einer Solarzellenanordnung exakt zu simulieren.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerspannung über einen ersten mit der Basis des Transistors verbundenen Widerstand zuführbar und über einen zweiten ebenfalls mit der Basis verbundenen Widerstand eine Modulationsspannung zuführbar, die einer Drehbewegung der Solarzelle relativ zur Strahlungsquelle entspricht.

-3-1 09845/1523

Mit ^Hilf-e einer solchen zusätzlichen Modulationsspannung, die als weitere Steuerspannung der Basis des Transistors zugeführt wird, ist es in einfacher Weise möglich, z.B· den Spin eines mit Solarzellen ausgestatteten Satelliten oder Raumfahrzeuges zu simulieren, infolgedessen die Solarzellen in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge unterschiedliche Strahlungsintensitäten von einer Strahlungsquelle, z.B. der Sonne, erhalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gibt die Spannungsquelle eine durch Gleichrichtung einer mehrphasigen Wechselspannung gewonnene pausenfreie Rohgleichspannung ab. Diese Rohgleichspannung kann unter Vermeidung von kapazitiven Speichern* die Zeltkonstanten verursachen würden, über eine Regelschaltung geglättet und stabilisiert werden. Mit Hilfe einer solchen nicht kapazitiv geglätteten Gleichspannung ist daher auch ohne weiteres die Simulation der kapazitiven Komponente einer Solarzellenanordnung möglich.

Die Erfindung wird anhand eines der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 ein Prinzipschaltbild des gemäß der Erfindung beschalteteh und an eine Spannungsquelle gelegten Leistungstransistors,

Figur 2 das infolge unterschiedlicher Ansteuerung des Transistors an seiner Basis veränderliche Strom-Spannungs-Verhalten des Transistors in Form eines Strom-Spannungs-Kennlinienfeldes und

Figur J5 die prinzipielle Darstellung der durch Einschalten des so beschalteten Leistungstransistors in die mit Bezugspotential verbundene Ausgangsleitung einer

-4-1 0 9 8 A 5 / 1 5 2 3 ..

Spannungsquelle gegebenen und mit dem Verhalten einer Solarzellenanordnung übereinstimmenden Kennlinien der gemäß der Erfindung angegebenen Schaltungsanordnung.

In die mit Bezugspotential verbundene Ausgangsleitung einer hier nicht näher dargestellten Spannungsquelle, die eine Ausgangsspannung U abgibt, ist eine Reihenschaltung aus drei Widerständen R2, R3 und R4 eingeschaltet. Zwischen den Widerständen R2 und RjJ ist der Kollektor und zwischen den Widerständen RJ und R4 der Emitter eines Leistungstransistors T geschaltet, dessen Basis über einen ersten Widerstand Rl mit einer ersten EingaQgsklemme El und über einen weiteren Widerstand R5 mit einer zweiten Eingangsklemme E2 verbunden ist. Eine der Ausgangsspannung einer Solarzellenanordnung entsprechende Spannung U ist an der potentialführenden Ausgangsleitung der die Spannung U abgebenden Spannungsquelle gegenüber dem Anschluß des Widerstandes R2 zu entnehmen, der nicht mit dem Kollektor des Transistors T verbunden ist.

Dem ersten Eingang El wird dabei eine die jeweilige Strahlungsintensität simulierende Steuerspannung zugeführt, während an dem zweiten Eingang E2 eine zusätzliche Modulationssteuerspannung zugeführt werden kann, die z.B. in einem bestimmten zeitlichen Verhältnis eine Drehung der Solarzellenanordnung gegenüber einer Strahlungsquelle angibt.

In Figur 2 sind die Strom-Spannungs-Kennlinien des so in die eine Ausgangsleitung der Spannungsquelle geschalteten Transistors dargestellt, wobei durch die Pfeile die einzelnen durch Änderung der an die Basis des Transistors zugeführten Steuerspannung erreichbaren Widerstandswerte der Transistorschaltung angedeutet sind, die damit den Spannungsabfall festlegt, um den die von der Spannungsquelle abgegebene Spannung Uo vermindert wird.

-5-109845/1523

Anhand des in Figur j5 schematisch dargestellten Kennlinienverlaufes ist zu erkennen, wie das in Figur 2 gezeigte Kennlinienfeld infolge der Einschaltung der Transistorschaltung in die mit Bezugspotential verbundene Ausgangsleitung der Spannungsquelle umgedreht wird, so daß es schließlich den stärker hervorgehobenen Kennlinienteil darstellt, der genau den Kennlinien einer Solarzellenanordnung entspricht. Es ist zu erkennen, daß die so am Ausgang der in Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung abnehmbaren Strom-Spannungswerte genau wie die Kennlinien einer Solarzelle nichtlinear verlaufen, Im Bereich kleiner Klemmenspannung liegt Proportionalität zwischen der Strahlungsintensität und dem Generatorstrom vor, mit steigender Klemmenspannung verursacht die Begrenzerwirkung der Solarzellendiode einen Abfall des Stromes bis zum Leerlaufpunkt, in den sämtliche Kennlinien verschiedener Strahlungsintensität einmünden. In dem in Figur j5 gezeigten Kennlinienfeld sind schematisch verschiedene Kennlinien in Abhängigkeit der Strahlungsintensität angedeutet, die durch den Pfeil und die Bezeichnung SI als Parameter eingetragen ist.

Die von einer in Figur 1 nicht dargestellten Spannungsquelle abgegebene Spannung Uo wird variabel von einem geregelten Netzgerät entnommen. Zweckmäßigerweise wird hierbei primärseitig von dreiphasigem Wechselstrom ausgegangen und über eine Sechs-Phasen-Gleichrichtung eine pausenfreie Rohgleichspannung erzeugt. Diese Rohgleichspannung kann unter Vermeidung von kapazitiven Speichern, die Zeitkonstanten verursachen würden, über eine Regelschaltung geglättet und stabilisiert werden. Mit Hilfe einer solchen von der Spannungsquelle abgegebenen Spannung Uo kann auch die kapazitive Komponente der Solarzellenanordnung ohne Schwierigkeiten simuliert v/erden.

Patentansprüche:

O 9 8 Λ 5 / 1 5 2 3

Claims

Patentansprüche

Schaltungsanordnung zur Simulierung der elektrischen Eigenschaften einer Solarzelle mit einem Transistor, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (T) ein über einen Emitterwiderstand (R4) gegengekoppelter Leistungstransistor (T) ist, der zusammen mit einer Reihenschaltung aus Emitter-, (R^) Kollektor- (R2) und einem der Emitter-Kollektor-Strecke parallelgeschalteten Widerstand (R3) als spannungsabhängiger Vorwiderstand (T, R2, R3, R¹O in die mit Bezugspotential verbundene Ausgangsleitung einer Spannungsquelle (TJ ) geschaltet ist, daß der Basis des Transistors (T) eine die Strahlungsintensität simulierende Steuerspannung zuführbar ist, und daß an der so mit dem Transistor (T) beschalteten Spannungsquelle (U ) einer mit der genannten Strahlungsintensität beaufschlagten Solarzelle entsprechende elektrische Ausgangsgrößen abnehmbar sind.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung über einen ersten mit der Basis des Transistors (T) verbundenen Widerstand (Rl) zuführbar ist, und daß über einen zweiten ebenfalls mit der Basis verbundenen Widerstand (R5) eine Modulationsspannung zuführbar ist, die einer Drehbewegung der Solarzelle relativ zur Strahlungsquelle entspricht.

daß die Spannungsquelle (U )

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
eine durch Gleichrichtung einer mehrphasigen Wechselspannung gewonnene pausenfreie Rohgleichspannung (U ) abgibt.

! 0 ^c) 0A5/15 73