JPH09154241A - 太陽電池電源装置 - Google Patents
太陽電池電源装置Info
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- JPH09154241A JPH09154241A JP7311030A JP31103095A JPH09154241A JP H09154241 A JPH09154241 A JP H09154241A JP 7311030 A JP7311030 A JP 7311030A JP 31103095 A JP31103095 A JP 31103095A JP H09154241 A JPH09154241 A JP H09154241A
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- Japan
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- bus
- output
- load
- solar cell
- power supply
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ソーラアレイ電流テレメトリとメインバス電
流テレメトリとメインバス電圧テレメトリの３種類の信
号でソーラアレイロックアップ状態を判定し、負荷電力
軽減信号を出力できる太陽電池電源装置。 【解決手段】 メインバス電圧モニタ信号とメインバス
電流モニタ信号とを掛け合わせる乗算器と、ソーラアレ
イ電流モニタ信号をレベル変換する乗算器とを設け、上
記２つの乗算器の出力を比較器により比較し、メインバ
ス電圧モニタ信号をレベル変換する比較器の出力とＡＮ
ＤするためのＡＮＤ回路を設け、その出力を負荷電力軽
減信号として構成したものである。
流テレメトリとメインバス電圧テレメトリの３種類の信
号でソーラアレイロックアップ状態を判定し、負荷電力
軽減信号を出力できる太陽電池電源装置。 【解決手段】 メインバス電圧モニタ信号とメインバス
電流モニタ信号とを掛け合わせる乗算器と、ソーラアレ
イ電流モニタ信号をレベル変換する乗算器とを設け、上
記２つの乗算器の出力を比較器により比較し、メインバ
ス電圧モニタ信号をレベル変換する比較器の出力とＡＮ
ＤするためのＡＮＤ回路を設け、その出力を負荷電力軽
減信号として構成したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば日照時
に太陽電池からシャント装置によって負荷に電力を供給
し、日陰時に蓄電池の放電により負荷に電力を供給する
人工衛星等の太陽電池電源系において、日照時に太陽電
池電源系の電圧が蓄電池電圧に固定され、かつ太陽電池
の発生電力だけで負荷に給電できるにもかかわらず、蓄
電池からも長期にわたり放電される状態に陥ったことを
判定するソーラアレイバスロックアップ判定装置に関す
るものである。
に太陽電池からシャント装置によって負荷に電力を供給
し、日陰時に蓄電池の放電により負荷に電力を供給する
人工衛星等の太陽電池電源系において、日照時に太陽電
池電源系の電圧が蓄電池電圧に固定され、かつ太陽電池
の発生電力だけで負荷に給電できるにもかかわらず、蓄
電池からも長期にわたり放電される状態に陥ったことを
判定するソーラアレイバスロックアップ判定装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の太陽電池電源装置の構成図
であり、１は太陽電池、２は蓄電池、３はアノードが上
記太陽電池１の出力端に接続され、そのカソードが電源
バスを構成するブロッキング・ダイオード、４は上記ブ
ロッキング・ダイオード３のアノードとリターンライン
（以下、単にＲＴＮという）間に上記太陽電池１と並列
に接続され、上記太陽電池１で発生した余剰電力を消費
するシャント装置、５はカソードが上記電源バスに接続
された放電ダイオード、６は上記電源バスに上記放電ダ
イオード５と並列に接続されて、日照時に上記蓄電池２
を充電する充電器、７は上記電源バスとＲＴＮ間に接続
されたキャパシタバンク、８は上記電源バスとＲＴＮ間
に接続された負荷、９は上記ブロッキング・ダイオード
３より上記電源バスに流入する電流値を検出し、テレメ
トリ信号ＩＳＡ−ＴＬＭに変換して送出するソーラアレ
イ電流モニタ、１０は上記電源バスより上記負荷８に流
入する電流値を検出し、テレメトリ信号ＩＭＢ−ＴＬＭ
に変換して送出する負荷電流モニタ、１１は上記放電ダ
イオード５と上記蓄電池２の間に接続され、上記蓄電池
２の充放電電流値を検出し、テレメトリ信号ＩＤ／Ｃ−
ＴＬＭに変換して送出する充放電電流モニタ、１２は上
記キャパシタバンク７の電圧を検出し、テレメトリ信号
ＶＭＢ−ＴＬＭに変換して送出するバス電圧モニタ、１
３は上記ソーラアレイ電流モニタ９と上記充放電電流モ
ニタ１１と上記バス電圧モニタ１２の出力信号を演算
し、ソーアラレイバスロックアップ状態を検出して、負
荷に対し電力軽減信号を送出するソーラアレイバスロッ
クアップ判定装置、１４は加算器、１５は標準電源、１
６は第１の乗算器、１７は第２の乗算器、１８は比較器
である。
であり、１は太陽電池、２は蓄電池、３はアノードが上
記太陽電池１の出力端に接続され、そのカソードが電源
バスを構成するブロッキング・ダイオード、４は上記ブ
ロッキング・ダイオード３のアノードとリターンライン
（以下、単にＲＴＮという）間に上記太陽電池１と並列
に接続され、上記太陽電池１で発生した余剰電力を消費
するシャント装置、５はカソードが上記電源バスに接続
された放電ダイオード、６は上記電源バスに上記放電ダ
イオード５と並列に接続されて、日照時に上記蓄電池２
を充電する充電器、７は上記電源バスとＲＴＮ間に接続
されたキャパシタバンク、８は上記電源バスとＲＴＮ間
に接続された負荷、９は上記ブロッキング・ダイオード
３より上記電源バスに流入する電流値を検出し、テレメ
トリ信号ＩＳＡ−ＴＬＭに変換して送出するソーラアレ
イ電流モニタ、１０は上記電源バスより上記負荷８に流
入する電流値を検出し、テレメトリ信号ＩＭＢ−ＴＬＭ
に変換して送出する負荷電流モニタ、１１は上記放電ダ
イオード５と上記蓄電池２の間に接続され、上記蓄電池
２の充放電電流値を検出し、テレメトリ信号ＩＤ／Ｃ−
ＴＬＭに変換して送出する充放電電流モニタ、１２は上
記キャパシタバンク７の電圧を検出し、テレメトリ信号
ＶＭＢ−ＴＬＭに変換して送出するバス電圧モニタ、１
３は上記ソーラアレイ電流モニタ９と上記充放電電流モ
ニタ１１と上記バス電圧モニタ１２の出力信号を演算
し、ソーアラレイバスロックアップ状態を検出して、負
荷に対し電力軽減信号を送出するソーラアレイバスロッ
クアップ判定装置、１４は加算器、１５は標準電源、１
６は第１の乗算器、１７は第２の乗算器、１８は比較器
である。
【０００３】日照時、上記太陽電池１で発生した電力
は、上記ブロッキング・ダイオード３を介して上記負荷
８に供給される。上記負荷８での消費電力を上回る上記
太陽電池１で発生した電力は、その一部は上記充電器６
を介して上記蓄電池２に充電電力として供給され、さら
に余剰がある場合は上記シャント装置４で消費される。
このとき、上記キャパシタバンク７の電圧（以下「バス
電圧」という）はＶＳＳＵという値に安定化される。一
般に、日照時のバス電圧ＶＳＳＵは上記蓄電池２の電圧
ＶＢＡＴよりも高く選定される。
は、上記ブロッキング・ダイオード３を介して上記負荷
８に供給される。上記負荷８での消費電力を上回る上記
太陽電池１で発生した電力は、その一部は上記充電器６
を介して上記蓄電池２に充電電力として供給され、さら
に余剰がある場合は上記シャント装置４で消費される。
このとき、上記キャパシタバンク７の電圧（以下「バス
電圧」という）はＶＳＳＵという値に安定化される。一
般に、日照時のバス電圧ＶＳＳＵは上記蓄電池２の電圧
ＶＢＡＴよりも高く選定される。
【０００４】図５に上記太陽電池１の発生電力に対する
上記負荷８で消費する負荷電力との関係を示す。上記太
陽電池１の発生電力は、図５のＩＳ−ＶＳ曲線で表され
る。一方、上記負荷８は、一般に内部にＤＣ／ＤＣコン
バータを内蔵してバス電圧を適当な定電圧に変換して電
力を消費するため、定電力負荷として扱われる。したが
って、バス電圧と負荷電流の関係は図５のＰ−Ｐ’で表
される曲線となる。上述したように、上記シャント装置
４はバス電圧をＶＳＳＵに安定化するよう上記太陽電池
１で発生した余剰電力を消費するので、電力動作点は図
５のＭ−Ｍ’とＰ−Ｐ’の交点Ａとなる。
上記負荷８で消費する負荷電力との関係を示す。上記太
陽電池１の発生電力は、図５のＩＳ−ＶＳ曲線で表され
る。一方、上記負荷８は、一般に内部にＤＣ／ＤＣコン
バータを内蔵してバス電圧を適当な定電圧に変換して電
力を消費するため、定電力負荷として扱われる。したが
って、バス電圧と負荷電流の関係は図５のＰ−Ｐ’で表
される曲線となる。上述したように、上記シャント装置
４はバス電圧をＶＳＳＵに安定化するよう上記太陽電池
１で発生した余剰電力を消費するので、電力動作点は図
５のＭ−Ｍ’とＰ−Ｐ’の交点Ａとなる。
【０００５】一方、日陰時は上記太陽電池１での発生電
力が得られないため、上記蓄電池２の放電により上記放
電ダイオード５を介して負荷８に給電する。この時、バ
ス電圧は上記蓄電池２の放電電圧に依存した電圧ＶＢＡ
Ｔとなる。
力が得られないため、上記蓄電池２の放電により上記放
電ダイオード５を介して負荷８に給電する。この時、バ
ス電圧は上記蓄電池２の放電電圧に依存した電圧ＶＢＡ
Ｔとなる。
【０００６】また、電源系の動作状態監視のため、上記
ソーラアレイ電流モニタ９、負荷電流モニタ１０、充放
電電流モニタ１１およびバス電圧モニタ１２が各部の状
態を検知し、テレメトリ信号に変換して地上局へ送出す
る。
ソーラアレイ電流モニタ９、負荷電流モニタ１０、充放
電電流モニタ１１およびバス電圧モニタ１２が各部の状
態を検知し、テレメトリ信号に変換して地上局へ送出す
る。
【０００７】ここで、日照時において負荷電力が変動し
た場合の電力動作点の遷移を図６に示す。図６におい
て、ＩＳ−ＶＳ曲線は上記太陽電池１の発生電流−電圧
特性、ＶＢＡＴは上記蓄電池２が放電しているときのバ
ス電圧、ＶＳＳＵは上記シャント装置４による上記太陽
電池１の余剰電力制御で、安定化されたバス電圧の値で
ある。
た場合の電力動作点の遷移を図６に示す。図６におい
て、ＩＳ−ＶＳ曲線は上記太陽電池１の発生電流−電圧
特性、ＶＢＡＴは上記蓄電池２が放電しているときのバ
ス電圧、ＶＳＳＵは上記シャント装置４による上記太陽
電池１の余剰電力制御で、安定化されたバス電圧の値で
ある。
【０００８】今、負荷８の消費電力がＰ１で、動作点が
Ａ点であるとき、負荷８による消費電力が変動した場合
を考える。負荷８の消費電力がＶＳＳＵ×ＩＳを越えな
い範囲で変動するときは、電力動作点は図５の直線Ｍ−
Ｍ’上にある。しかし、負荷８の消費電力がＶＳＳＵ×
ＩＳを越えてＰ１からＰ２に増加した場合、太陽電池１
の発生電力を上回るため、蓄電池２の放電により不足電
力分を補完する動作となり、電力動作点はＡ→Ｍ→Ｂと
移動する。
Ａ点であるとき、負荷８による消費電力が変動した場合
を考える。負荷８の消費電力がＶＳＳＵ×ＩＳを越えな
い範囲で変動するときは、電力動作点は図５の直線Ｍ−
Ｍ’上にある。しかし、負荷８の消費電力がＶＳＳＵ×
ＩＳを越えてＰ１からＰ２に増加した場合、太陽電池１
の発生電力を上回るため、蓄電池２の放電により不足電
力分を補完する動作となり、電力動作点はＡ→Ｍ→Ｂと
移動する。
【０００９】一旦、Ｂ点に電力動作点が移動すると、そ
の後直ちに負荷８の消費電力がＰ１に戻ったとしても、
電力動作点はＡ点に復帰できず、Ｃ点に移動するだけで
太陽電池１に負荷電力をすべてまかなうだけの発生電力
があるにもかかわらず、バス電圧は蓄電池２の放電電圧
に固定されて、蓄電池２からの放電が回避できないとい
うソーラアレイバスロックアップ現象が生じる。
の後直ちに負荷８の消費電力がＰ１に戻ったとしても、
電力動作点はＡ点に復帰できず、Ｃ点に移動するだけで
太陽電池１に負荷電力をすべてまかなうだけの発生電力
があるにもかかわらず、バス電圧は蓄電池２の放電電圧
に固定されて、蓄電池２からの放電が回避できないとい
うソーラアレイバスロックアップ現象が生じる。
【００１０】そこで、ソーラアレイバスロックアップ判
定装置により、上記負荷電流モニタ１０、充放電電流モ
ニタ１１、バス電圧モニタ１２の各テレメトリモニタを
用いて、上述のソーラアレイバスロックアップ状態を検
出し、一時的に負荷電力を図６のＰ３以下に軽減するた
めの制御信号を負荷８に送出する。ここで、ソーラアレ
イ電流モニタ９のテレメトリＩＳＡ−ＴＬＭを工学変換
した値をＩＳＡ、負荷電流モニタ１０のテレメトリＩＭ
Ｂ−ＴＬＭを工学変換した値をＩＭＢ、バス電圧モニタ
１２のテレメトリＶＭＢ−ＴＬＭを工学変換した値をＶ
ＭＢ、日照時のシャント装置４による安定化バス電圧値
をＶＳＳＵとしたとき、太陽電池１の有効発生電力およ
び負荷電力を上述の値を用いて計算し、次式が成立した
場合に負荷８に対し負荷電力軽減信号を送出する。
定装置により、上記負荷電流モニタ１０、充放電電流モ
ニタ１１、バス電圧モニタ１２の各テレメトリモニタを
用いて、上述のソーラアレイバスロックアップ状態を検
出し、一時的に負荷電力を図６のＰ３以下に軽減するた
めの制御信号を負荷８に送出する。ここで、ソーラアレ
イ電流モニタ９のテレメトリＩＳＡ−ＴＬＭを工学変換
した値をＩＳＡ、負荷電流モニタ１０のテレメトリＩＭ
Ｂ−ＴＬＭを工学変換した値をＩＭＢ、バス電圧モニタ
１２のテレメトリＶＭＢ−ＴＬＭを工学変換した値をＶ
ＭＢ、日照時のシャント装置４による安定化バス電圧値
をＶＳＳＵとしたとき、太陽電池１の有効発生電力およ
び負荷電力を上述の値を用いて計算し、次式が成立した
場合に負荷８に対し負荷電力軽減信号を送出する。
【００１１】
【数１】
【００１２】つまり、電力動作点がＣ→Ｄ→Ｅと変化
し、バス電圧は日照時の安定化電圧ＶＳＳＵに復帰でき
る。再び、負荷電力をＰ１に再設定すれば定常時の電力
動作点Ａに戻るのは明らかである。以下、ソーラアレイ
バスロックアップ判定装置１３におけるソーラアレイバ
スロックアップの判定方法について詳細に示す。
し、バス電圧は日照時の安定化電圧ＶＳＳＵに復帰でき
る。再び、負荷電力をＰ１に再設定すれば定常時の電力
動作点Ａに戻るのは明らかである。以下、ソーラアレイ
バスロックアップ判定装置１３におけるソーラアレイバ
スロックアップの判定方法について詳細に示す。
【００１３】上記第１の乗算器１６は、上記ソーラアレ
イ電流モニタ９のテレメトリ出力端子と上記基準電源１
５の出力端子に接続され、上記ソーラアレイ電流モニタ
９のテレメトリＩＳＡ−ＴＬＭと上記基準電源１５の出
力ＶＲＥＦを乗算した出力ＰＳを上記比較器１７へ送出
する。
イ電流モニタ９のテレメトリ出力端子と上記基準電源１
５の出力端子に接続され、上記ソーラアレイ電流モニタ
９のテレメトリＩＳＡ−ＴＬＭと上記基準電源１５の出
力ＶＲＥＦを乗算した出力ＰＳを上記比較器１７へ送出
する。
【００１４】上記加算器１４は、上記ソーラアレイ電流
モニタ９のテレメトリ出力端子と上記充放電電流モニタ
１１のテレメトリ出力端子に接続され、ソーラアレイ電
流モニタ９のテレメトリＩＳＡ−ＴＬＭと充放電電流モ
ニタ１１のテレメトリＩＤ／Ｃ−ＴＬＭとを加算した結
果（ＩＳＡ−ＴＬＭ＋ＩＤ／Ｃ−ＴＬＭ）を上記第２の
乗算器１７へ送出する。上記第２の乗算器１７は、上記
加算器１４の出力端子と上記バス電圧モニタ１２のテレ
メトリ出力端子に接続され、上記加算器１４の出力（Ｉ
ＳＡ−ＴＬＭ＋ＩＤ／Ｃ−ＴＬＭ）とバス電圧モニタ１
２の出力ＶＢＵＳ−ＴＬＭを乗算し、上記比較器１８へ
送出する。
モニタ９のテレメトリ出力端子と上記充放電電流モニタ
１１のテレメトリ出力端子に接続され、ソーラアレイ電
流モニタ９のテレメトリＩＳＡ−ＴＬＭと充放電電流モ
ニタ１１のテレメトリＩＤ／Ｃ−ＴＬＭとを加算した結
果（ＩＳＡ−ＴＬＭ＋ＩＤ／Ｃ−ＴＬＭ）を上記第２の
乗算器１７へ送出する。上記第２の乗算器１７は、上記
加算器１４の出力端子と上記バス電圧モニタ１２のテレ
メトリ出力端子に接続され、上記加算器１４の出力（Ｉ
ＳＡ−ＴＬＭ＋ＩＤ／Ｃ−ＴＬＭ）とバス電圧モニタ１
２の出力ＶＢＵＳ−ＴＬＭを乗算し、上記比較器１８へ
送出する。
【００１５】上記比較器１８は、上記第１の乗算器１６
の出力ＰＳと上記第２の乗算器１７の出力ＰＬとを比較
し次式を満足した場合、上記負荷８へ負荷電力軽減信号
を出力する。
の出力ＰＳと上記第２の乗算器１７の出力ＰＬとを比較
し次式を満足した場合、上記負荷８へ負荷電力軽減信号
を出力する。
【００１６】
【数２】
【００１７】上記第１の乗算器１６、上記加算器１８お
よび第２の乗算器１７への入力信号ＶＲＥＦ、ＩＳＡ−
ＴＬＭ、ＩＤ／Ｃ−ＴＬＭ、ＶＢＵＳ−ＴＬＭは、実際
のシャント装置４による安定化バス電圧ＶＳＳＵ、ソー
ラアレイ電流ＩＳＡ、蓄電池２の放電電流ＩＤ、バス電
圧ＶＢＵＳとの間には、以下の関係が成立している。
よび第２の乗算器１７への入力信号ＶＲＥＦ、ＩＳＡ−
ＴＬＭ、ＩＤ／Ｃ−ＴＬＭ、ＶＢＵＳ−ＴＬＭは、実際
のシャント装置４による安定化バス電圧ＶＳＳＵ、ソー
ラアレイ電流ＩＳＡ、蓄電池２の放電電流ＩＤ、バス電
圧ＶＢＵＳとの間には、以下の関係が成立している。
【００１８】
【数３】
【００１９】
【数４】
【００２０】
【数５】
【００２１】
【数６】
【００２２】数３から数６において、Ｋ１およびＫ２は
実際の電流レベルあるいは電圧レベルをテレメトリに変
換する場合の定変換系数である。また、上記基準電源１
５の出力ＶＲＥＦは、数６が満足するように設定され
る。上記比較器１８への入力信号ＰＳおよびＰＬは数３
から数６を用いて、
実際の電流レベルあるいは電圧レベルをテレメトリに変
換する場合の定変換系数である。また、上記基準電源１
５の出力ＶＲＥＦは、数６が満足するように設定され
る。上記比較器１８への入力信号ＰＳおよびＰＬは数３
から数６を用いて、
【００２３】
【数７】
【００２４】
【数８】 で与えられる。
【００２５】数８において、（ＩＳＡ＋ＩＤ）は、実際
のソーラアレイ電流に蓄電池２の放電電流を加えたもの
であるから、ソーラアレイバスロックアップ状態では、
バスから負荷８へ流入する実際の負荷電流ＩＬに等し
い。すなわち、ソーラアレイバスロックアップ時におい
て、ＰＳは太陽電池１の有効発生電力相当値、ＰＬは負
荷８の負荷電力相当値を示している。よって、上記を考
慮して、数７および数８を数２に代入すると、数１を得
るが数１はソーラアレイバスロックアップの判定条件に
ほかならない。
のソーラアレイ電流に蓄電池２の放電電流を加えたもの
であるから、ソーラアレイバスロックアップ状態では、
バスから負荷８へ流入する実際の負荷電流ＩＬに等し
い。すなわち、ソーラアレイバスロックアップ時におい
て、ＰＳは太陽電池１の有効発生電力相当値、ＰＬは負
荷８の負荷電力相当値を示している。よって、上記を考
慮して、数７および数８を数２に代入すると、数１を得
るが数１はソーラアレイバスロックアップの判定条件に
ほかならない。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】静止衛星における太陽
電池電源装置は、その軌道要素により充電時間が長く確
保できるため、充電器を小さくすることができる。した
がって、従来の技術で説明したように上記ソーラアレイ
電流、メインバス電圧、充放電電流の各モニタが同一機
器内に具備されているのが普通である。一方、周回軌道
衛星における太陽電池電源装置では、充電時間が静止衛
星に比べて極端に短いため、高速充電を強いられてい
る。その結果、充電電力が増大し、物理的、熱的に充電
器を静止衛星のように同一機器におさめることが難しい
ため、一般に機器を分けるのが主流である。このため、
静止衛星のように同一機器内で信号処理することが難し
くなるケースが多く、上述の充放電電流テレメトリＩＤ
／Ｃ−ＴＬＭだけが別機器からのモニタ信号となるた
め、インタフェースが複雑になることに加え、その性能
を単独の機器で評価できなくなるという課題があった。
また、乗算器をディジタルＩＣで構成しているため、回
路構成が複雑で、演算処理能力で非常に有効である反
面、重量増あるいはコスト増の要因となることがしばし
ばあった。
電池電源装置は、その軌道要素により充電時間が長く確
保できるため、充電器を小さくすることができる。した
がって、従来の技術で説明したように上記ソーラアレイ
電流、メインバス電圧、充放電電流の各モニタが同一機
器内に具備されているのが普通である。一方、周回軌道
衛星における太陽電池電源装置では、充電時間が静止衛
星に比べて極端に短いため、高速充電を強いられてい
る。その結果、充電電力が増大し、物理的、熱的に充電
器を静止衛星のように同一機器におさめることが難しい
ため、一般に機器を分けるのが主流である。このため、
静止衛星のように同一機器内で信号処理することが難し
くなるケースが多く、上述の充放電電流テレメトリＩＤ
／Ｃ−ＴＬＭだけが別機器からのモニタ信号となるた
め、インタフェースが複雑になることに加え、その性能
を単独の機器で評価できなくなるという課題があった。
また、乗算器をディジタルＩＣで構成しているため、回
路構成が複雑で、演算処理能力で非常に有効である反
面、重量増あるいはコスト増の要因となることがしばし
ばあった。
【００２７】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたもので、周回衛星用太陽電池電源装置において
も、他機器とインタフェースを持つことなく、同一機器
内のモニタ信号だけでソーラアレイバスロックアップの
判定を行うことを目的とする。
されたもので、周回衛星用太陽電池電源装置において
も、他機器とインタフェースを持つことなく、同一機器
内のモニタ信号だけでソーラアレイバスロックアップの
判定を行うことを目的とする。
【００２８】また、この発明は、従来比較的高額なディ
ジタルＩＣを使用し、複雑な回路構成となる乗算器を２
個使用して構成していたが、軽量化およびコスト低減の
ために乗算器１個でソーラアレイバスロックアップ状態
を判定し、負荷電力軽減信号を出力できるソーラアレイ
バスロックアップ判定装置を得ることを目的とする。
ジタルＩＣを使用し、複雑な回路構成となる乗算器を２
個使用して構成していたが、軽量化およびコスト低減の
ために乗算器１個でソーラアレイバスロックアップ状態
を判定し、負荷電力軽減信号を出力できるソーラアレイ
バスロックアップ判定装置を得ることを目的とする。
【００２９】さらに、この発明はさらなる軽量化および
コスト低減のために高額なディジタルＩＣを使用せず、
パルス幅制御用ＩＣを用いて乗算器を搭載したソーラア
レイバスロックアップ判定装置を得ることを目的とす
る。
コスト低減のために高額なディジタルＩＣを使用せず、
パルス幅制御用ＩＣを用いて乗算器を搭載したソーラア
レイバスロックアップ判定装置を得ることを目的とす
る。
【００３０】
【課題を解決するための手段】この発明の実施の形態１
にかかわるソーラアレイバスロックアップ判定装置は、
充放電電流テレメトリのかわりにメインバス電流テレメ
トリ信号を用い、メインバス電圧の状態を判定する比較
器を設けたものである。
にかかわるソーラアレイバスロックアップ判定装置は、
充放電電流テレメトリのかわりにメインバス電流テレメ
トリ信号を用い、メインバス電圧の状態を判定する比較
器を設けたものである。
【００３１】また、この発明の実施の形態２にかかわる
ソーラアレイバスロックアップ判定装置は、ソーラアレ
イ電流の状態を判定する比較器を設けることで、１つの
乗算器で判定できるよう構成したものである。
ソーラアレイバスロックアップ判定装置は、ソーラアレ
イ電流の状態を判定する比較器を設けることで、１つの
乗算器で判定できるよう構成したものである。
【００３２】また、この発明の実施の形態３にかかわる
ソーラアレイバスロックアップ判定装置は、上記第１の
発明あるいは第２の発明における乗算器をスイッチング
レギュレータ用制御ＩＣであるパルス幅制御ＩＣ（ＰＷ
Ｍ−ＩＣ）で構成したものである。
ソーラアレイバスロックアップ判定装置は、上記第１の
発明あるいは第２の発明における乗算器をスイッチング
レギュレータ用制御ＩＣであるパルス幅制御ＩＣ（ＰＷ
Ｍ−ＩＣ）で構成したものである。
【００３３】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す実
施例で、１〜１３は従来の太陽電池電源装置と全く同一
である。１５は第１の基準電源、１６は第１の乗算器、
１７は第２の乗算器、１８は第１の比較器、１９は第２
の比較器、２０は第２の基準電源、２１はＡＮＤ回路で
ある。以下、ソーラアレイロックアップ判定装置につい
て説明する。
施例で、１〜１３は従来の太陽電池電源装置と全く同一
である。１５は第１の基準電源、１６は第１の乗算器、
１７は第２の乗算器、１８は第１の比較器、１９は第２
の比較器、２０は第２の基準電源、２１はＡＮＤ回路で
ある。以下、ソーラアレイロックアップ判定装置につい
て説明する。
【００３４】第１の基準電源１５は数１におけるＶＳＳ
Ｕすなわち日照時における安定化されたバス電圧約５０
ＶをＩＳＡ−ＴＬＭの信号レベルに合わせてレベル変換
した信号で、これとソーラアレイ電流モニタ９の出力で
あるＩＳＡ−ＴＬＭを第１の乗算器１６で乗算する。こ
れにより、数１の左項すなわち発生電力が計算される。
次に、バス電圧モニタ１２の出力ＶＭＢ−ＴＬＭと負荷
電流モニタ１０の出力ＩＭＢ−ＴＬＭとを第２の乗算器
１７で乗算する。これにより、数１の右項すなわち負荷
電力が計算される。上記第１の乗算器１６の出力と第２
の乗算器１７の出力を第１の比較器でその大小関係を判
定し、発生電力が大きい場合はその出力が“１”とな
り、負荷電力が大きい場合は“０”が出力される。
Ｕすなわち日照時における安定化されたバス電圧約５０
ＶをＩＳＡ−ＴＬＭの信号レベルに合わせてレベル変換
した信号で、これとソーラアレイ電流モニタ９の出力で
あるＩＳＡ−ＴＬＭを第１の乗算器１６で乗算する。こ
れにより、数１の左項すなわち発生電力が計算される。
次に、バス電圧モニタ１２の出力ＶＭＢ−ＴＬＭと負荷
電流モニタ１０の出力ＩＭＢ−ＴＬＭとを第２の乗算器
１７で乗算する。これにより、数１の右項すなわち負荷
電力が計算される。上記第１の乗算器１６の出力と第２
の乗算器１７の出力を第１の比較器でその大小関係を判
定し、発生電力が大きい場合はその出力が“１”とな
り、負荷電力が大きい場合は“０”が出力される。
【００３５】一方、バス電圧モニタ１２の出力ＶＭＢ−
ＴＬＭは数９が満足しているかを第２の比較器１９で判
定し、満足している場合に“１”を出力し、満足してい
ない場合は“０”を出力する。上記第１の比較器１８の
出力と第２の比較器１９の出力をＡＮＤ回路２１で判定
し、ＡＮＤ回路２１の２つの入力信号がいずれも“１”
すなわち発生電力が負荷電力よりも大きいにもかかわら
ず、バス電圧が日照時の安定化電圧でない場合にＡＮＤ
回路２１から負荷電力軽減信号が出力される。
ＴＬＭは数９が満足しているかを第２の比較器１９で判
定し、満足している場合に“１”を出力し、満足してい
ない場合は“０”を出力する。上記第１の比較器１８の
出力と第２の比較器１９の出力をＡＮＤ回路２１で判定
し、ＡＮＤ回路２１の２つの入力信号がいずれも“１”
すなわち発生電力が負荷電力よりも大きいにもかかわら
ず、バス電圧が日照時の安定化電圧でない場合にＡＮＤ
回路２１から負荷電力軽減信号が出力される。
【００３６】
【数９】
【００３７】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２を示す実施例で、１〜１３は従来の太陽電池電源装
置と全く同一である。１５は基準電源、１７は乗算器、
１８は第１の比較器、１９は第２の比較器、２１はＡＮ
Ｄ回路、２２は定数Ｋである。以下、ソーラアレイロッ
クアップ判定装置について説明する。
態２を示す実施例で、１〜１３は従来の太陽電池電源装
置と全く同一である。１５は基準電源、１７は乗算器、
１８は第１の比較器、１９は第２の比較器、２１はＡＮ
Ｄ回路、２２は定数Ｋである。以下、ソーラアレイロッ
クアップ判定装置について説明する。
【００３８】メインバス電圧モニタ１２の出力ＶＭＢ−
ＴＬＭと負荷電流モニタ１０の出力ＩＭＢ−ＴＬＭを乗
算器１７により演算し、数１の右辺である負荷電力を求
める。ここで、数１を数１０のように変形する。
ＴＬＭと負荷電流モニタ１０の出力ＩＭＢ−ＴＬＭを乗
算器１７により演算し、数１の右辺である負荷電力を求
める。ここで、数１を数１０のように変形する。
【００３９】
【数１０】
【００４０】つまり、ＩＳＡ−ＴＬＭは負荷電力をＶＳ
ＳＵで除算したものにほかならない。そこで、ＶＳＳＵ
を日照時の安定化バス電圧５０Ｖと仮定し、“５０”で
除算すなわち定数Ｋ１８を０．０２倍として電圧変換し
ておく。この出力とソーラアレイ電流モニタ９の出力Ｉ
ＳＡ−ＴＬＭとを第１の比較器１８で比較することで、
等価的に数１の大小関係が比較できる。数１０が成立し
ている場合は比較器１８の出力は“１”となり、不成立
の場合は“０”が出力される。
ＳＵで除算したものにほかならない。そこで、ＶＳＳＵ
を日照時の安定化バス電圧５０Ｖと仮定し、“５０”で
除算すなわち定数Ｋ１８を０．０２倍として電圧変換し
ておく。この出力とソーラアレイ電流モニタ９の出力Ｉ
ＳＡ−ＴＬＭとを第１の比較器１８で比較することで、
等価的に数１の大小関係が比較できる。数１０が成立し
ている場合は比較器１８の出力は“１”となり、不成立
の場合は“０”が出力される。
【００４１】一方、バス電圧モニタ１２の出力ＶＭＢ−
ＴＬＭが数９を満足しているかを第２の比較器１９で判
定し、満足している場合には“１”を出力し、満足して
いない場合は“０”を出力する。上記第１の比較器１８
の出力と第２の比較器１９の出力をＡＮＤ回路２１で判
定し、ＡＮＤ回路２１の２つの入力信号がいずれも
“１”すなわち発生電力が負荷電力よりも大きいにもか
かわらず、バス電圧が日照時の安定化電圧でない場合に
ＡＮＤ回路２１から負荷電力軽減信号が出力される。
ＴＬＭが数９を満足しているかを第２の比較器１９で判
定し、満足している場合には“１”を出力し、満足して
いない場合は“０”を出力する。上記第１の比較器１８
の出力と第２の比較器１９の出力をＡＮＤ回路２１で判
定し、ＡＮＤ回路２１の２つの入力信号がいずれも
“１”すなわち発生電力が負荷電力よりも大きいにもか
かわらず、バス電圧が日照時の安定化電圧でない場合に
ＡＮＤ回路２１から負荷電力軽減信号が出力される。
【００４２】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３を示す実施例で、２３はパルス幅制御回路、２４は
スイッチング素子、２５は平滑回路である。負荷電流モ
ニタ１０の出力ＩＭＢ−ＴＬＭ電圧は、パルス幅制御回
路２３で時比率変換される。その特性は図７に示すよう
に入力電圧と三角波の比較により、ＩＭＢ−ＴＬＭ電圧
が三角波より高い領域でスイッチング素子２４のＯＮ状
態となり、平滑回路２５にバス電圧モニタ回路の出力Ｖ
ＭＢ−ＴＬＭ電圧が印加され、また三角波より低い領域
ではスイッチング素子がＯＦＦ状態となり、平滑回路２
２にＶＭＢ−ＴＬＭ電圧が印加されないよう制御され
る。このＯＮ期間とＯＦＦ期間の比率により、等価的に
数１の右辺すなわち負荷電力の演算ができ、平滑回路に
て平均化する電圧を調整することで負荷電力値を電圧変
換した形で取り出すことができる。これにより、上記第
１の発明あるいは第２の発明とまったく同一のソーラア
レイロックアップ状態の判定が可能である。
態３を示す実施例で、２３はパルス幅制御回路、２４は
スイッチング素子、２５は平滑回路である。負荷電流モ
ニタ１０の出力ＩＭＢ−ＴＬＭ電圧は、パルス幅制御回
路２３で時比率変換される。その特性は図７に示すよう
に入力電圧と三角波の比較により、ＩＭＢ−ＴＬＭ電圧
が三角波より高い領域でスイッチング素子２４のＯＮ状
態となり、平滑回路２５にバス電圧モニタ回路の出力Ｖ
ＭＢ−ＴＬＭ電圧が印加され、また三角波より低い領域
ではスイッチング素子がＯＦＦ状態となり、平滑回路２
２にＶＭＢ−ＴＬＭ電圧が印加されないよう制御され
る。このＯＮ期間とＯＦＦ期間の比率により、等価的に
数１の右辺すなわち負荷電力の演算ができ、平滑回路に
て平均化する電圧を調整することで負荷電力値を電圧変
換した形で取り出すことができる。これにより、上記第
１の発明あるいは第２の発明とまったく同一のソーラア
レイロックアップ状態の判定が可能である。
【００４３】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、周回衛星においては同一機器内のモニタ信
号のみでソーラアレイバスロックアップ判定が行えるた
め、他機器とのインタフェースが不要となり、誤配線の
防止、軽量化に寄与できるとともに、配線が短くなるこ
とから誤動作等の防止にもつながるという効果がある。
ているので、周回衛星においては同一機器内のモニタ信
号のみでソーラアレイバスロックアップ判定が行えるた
め、他機器とのインタフェースが不要となり、誤配線の
防止、軽量化に寄与できるとともに、配線が短くなるこ
とから誤動作等の防止にもつながるという効果がある。
【００４４】また、この発明は乗算器を２個から１個に
削減することで、低コスト化・軽量化が達成できる。
削減することで、低コスト化・軽量化が達成できる。
【００４５】さらに、この発明は乗算器をパルス幅制御
用ＩＣを用いた乗算回路で置き換えることで、さらなる
低コスト化・軽量化が達成できる。
用ＩＣを用いた乗算回路で置き換えることで、さらなる
低コスト化・軽量化が達成できる。
【図１】 この発明による太陽電池電源装置の実施の形
態１を示す図である。
態１を示す図である。
【図２】 この発明による太陽電池電源装置の実施の形
態２を示す図である。
態２を示す図である。
【図３】 この発明による太陽電池電源装置の実施の形
態３を示す図である。
態３を示す図である。
【図４】 従来の太陽電池電源装置を示す図である。
【図５】 従来の太陽電池電源装置における発生電力に
対する負荷電力との関係を表す図である。
対する負荷電力との関係を表す図である。
【図６】 ソーラアレイバスロックアップの発生とその
回避における電力動作点の推移を表す図である。
回避における電力動作点の推移を表す図である。
【図７】 この発明にかかわる乗算器の三角波とメイン
バス電流テレメトリ信号との関係を示す図である。
バス電流テレメトリ信号との関係を示す図である。
１ 太陽電池、２ 蓄電池、３ ブロッキング・ダイオ
ード、４ シャント装置、５ 放電ダイオード、６ 充
電器、７ キャパシタバンク、８ 負荷、９ソーラアレ
イ電流モニタ、１０ 負荷電流モニタ、１１ 充放電電
流モニタ、１２ バス電圧モニタ、１３ ソーラアレイ
バスロックアップ判定装置、１４ 加算器、１５ 第１
の基準電源、１６ 第１の乗算器、１７ 第２の乗算
器、１８第１の比較器、１９ 第１の比較器、２０ 第
１の基準電源、２１ ＡＮＤ回路、２２ 定数Ｋ、２３
パルス幅制御用ＩＣ、２４ スイッチング素子、２５
平滑回路。
ード、４ シャント装置、５ 放電ダイオード、６ 充
電器、７ キャパシタバンク、８ 負荷、９ソーラアレ
イ電流モニタ、１０ 負荷電流モニタ、１１ 充放電電
流モニタ、１２ バス電圧モニタ、１３ ソーラアレイ
バスロックアップ判定装置、１４ 加算器、１５ 第１
の基準電源、１６ 第１の乗算器、１７ 第２の乗算
器、１８第１の比較器、１９ 第１の比較器、２０ 第
１の基準電源、２１ ＡＮＤ回路、２２ 定数Ｋ、２３
パルス幅制御用ＩＣ、２４ スイッチング素子、２５
平滑回路。
Claims (3)
- 【請求項１】 太陽電池と、この太陽電池の出力端子と
リターンライン間に並列に接続されたシャント装置と、
上記太陽電池の出力端子にアノードが接続された第１の
ダイオードと、このダイオードのカソードに直列に接続
されてその出力端が電源バスを構成するソーラアレイ電
流モニタと、上記電源バスとリターンライン間に直列接
続されたｎ（ｎは２以上）個の充電器、充放電電流モニ
タおよび蓄電池と、上記電源バスにカソードが接続され
上記充電器と並列に接続されたｎ（ｎは２以上）個の放
電用ダイオードと、上記電源バスとリターンライン間に
並列に接続されたバス電圧モニタおよびバスキャパシタ
と、上記電源バスとリターンライン間に直列に接続され
た負荷電流モニタと、上記バス電圧モニタの出力信号、
上記負荷電流モニタの出力信号および上記ソーラアレイ
電流モニタの出力信号のみを用い、上記充放電電流モニ
タの出力信号を用いることなく、２つの乗算器の演算に
より太陽電池電源系のソーラアレイバスロックアップ状
態を検出し、負荷に対し負荷軽減のための制御信号を送
出できるソーラアレイバスロックアップ判定装置を具備
していることを特徴とする太陽電池電源装置。 - 【請求項２】 上記ソーラアレイバスロックアップ判定
装置は、太陽電池電源系のソーラアレイバスロックアッ
プ状態の検出を１つの乗算器で行うように構成している
ことを特徴とする請求項１記載の太陽電池電源装置。 - 【請求項３】 上記ソーラアレイバスロックアップ判定
装置は、上記乗算器にパルス幅制御用ＩＣを用いてその
時比率により太陽電池電源系のソーラアレイバスロック
アップ状態を検出することを特徴とする請求項１記載の
太陽電池電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31103095A JP3228102B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 太陽電池電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31103095A JP3228102B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 太陽電池電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09154241A true JPH09154241A (ja) | 1997-06-10 |
| JP3228102B2 JP3228102B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=18012274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31103095A Expired - Fee Related JP3228102B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 太陽電池電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3228102B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020048824A (ko) * | 2000-12-18 | 2002-06-24 | 장근호 | 양방향 컨버터를 이용한 배터리 충/방전 회로 |
| WO2014073074A1 (ja) * | 2012-11-08 | 2014-05-15 | 新電元工業株式会社 | 内燃機関制御回路及び内燃機関制御方法 |
| CN103956972A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-07-30 | 国家电网公司 | 光伏发电储能电站三层电池监测系统及监测方法 |
| CN104297699A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-21 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法 |
| EP2085268B1 (fr) * | 2008-01-29 | 2019-08-14 | Saft Groupe S.A. | Système électronique pour batterie |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP31103095A patent/JP3228102B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020048824A (ko) * | 2000-12-18 | 2002-06-24 | 장근호 | 양방향 컨버터를 이용한 배터리 충/방전 회로 |
| EP2085268B1 (fr) * | 2008-01-29 | 2019-08-14 | Saft Groupe S.A. | Système électronique pour batterie |
| WO2014073074A1 (ja) * | 2012-11-08 | 2014-05-15 | 新電元工業株式会社 | 内燃機関制御回路及び内燃機関制御方法 |
| JPWO2014073074A1 (ja) * | 2012-11-08 | 2016-09-08 | 新電元工業株式会社 | 内燃機関制御回路及び内燃機関制御方法 |
| CN103956972A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-07-30 | 国家电网公司 | 光伏发电储能电站三层电池监测系统及监测方法 |
| CN104297699A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-21 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法 |
| CN104297699B (zh) * | 2014-09-26 | 2017-03-15 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种基于智能判读的卫星电源健康状况跟踪与检测方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3228102B2 (ja) | 2001-11-12 |
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