(57)【要約】【課題】　電源端子の電圧に応じた供給電力のグラフが最大値を有する電源調整回路を提供する。【解決手段】　太陽発電器等の電源１０は、その端子の電圧に応じて供給される電力のグラフが最大値を有する。電源は、直流／直流コンバータを備える。電源を調整するには、時間に対するコンバータの入力電圧の微分係数が負の第一の閾値より大きい限り、増加し、時間に対するコンバータの入力電圧の微分係数が正の第二の閾値より小さい限り、減少する入力電力の目標値を、コンバータに適用する。目標値が増加するときの平均電力の変化率は、目標値が減少するときの平均電力の逆符号の変化率よりも小さくなるように選択される。こうした調整により、最大電力点で電源を供給することができ、この調整は簡単に実施可能である。【選択図】　　　図２
2004078950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　電源端子の電圧に応じて供給される電力のグラフが最大値を有する電源（１０）の調整回路であって、前記調整回路が、
　電源から電力が供給される入力と負荷に電力を供給する出力とを備えた直流／直流コンバータ（１４）と、
　前記コンバータに与えられる電力目標値によるコンバータの制御回路とを含み、
　時間に対するコンバータの入力電圧の微分係数が負の第一の閾値より大きい限り、前記目標値は増加し、
　時間に対するコンバータの入力電圧の微分係数が正の第二の閾値より小さい限り、前記目標値は減少し、
　目標値が増加するときの平均電力の変化率は、目標値が減少するときの平均電力の逆符号の変化率よりも小さい回路。
【請求項２】
　第一の閾値が一定であることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
　第二の閾値が一定であることを特徴とする、請求項１または２に記載の回路。
【請求項４】
　第一および第二の閾値が逆符号であることを特徴とする、請求項２または３に記載の回路。
【請求項５】
　コンバータに適用される増加電力の目標値が、時間に対する電力の一定の正の微分係数目標値であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の回路。
【請求項６】
　コンバータに適用される減少電力の目標値が、時間に対する電力の一定の負の微分係数目標値であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の回路。
【請求項７】
　一定の正の微分係数目標値が、逆符号の一定の負の微分係数目標値よりも小さいことを特徴とする、請求項５または６に記載の回路。
【請求項８】
　請求項１から７のいずれか一項に記載の回路と、
　電源端子の電圧に応じて供給される電力のグラフが最大値を有する電源（１０）とを含み、電源から供給される電力を直流／直流コンバータ（１４）の入力に加える、調整された発電器。
【請求項９】
　電源に並列接続されるキャパシタ（１２）を特徴とする、請求項８に記載の発電器。
【請求項１０】
　電源が、固有のキャパシタを備えることを特徴とする、請求項８に記載の発電器。
【請求項１１】
　電源が、太陽発電器であることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の発電器。
【請求項１２】
　電源端子の電圧に応じて供給される電力のグラフが最大値を有する電源（１０）の調整方法であって、電源（１０）から供給される電力が、直流／直流コンバータ（１２）に加えられ、入力電力の目標値をコンバータに適用し、
　時間に対するコンバータの入力電圧の微分係数が負の第一の閾値より大きい限り、前記目標値は増加し、
　時間に対するコンバータの入力電圧の微分係数が正の第二の閾値より小さい限り、前記目標値は減少し、
　目標値が増加するときの平均電力の変化率は、目標値が減少するときの平均電力の逆符号の変化率よりも小さい方法。
【請求項１３】
　第一の閾値が一定であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
　第二の閾値が一定であることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
　第一および第二の閾値が逆符号であることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
　コンバータに適用される増加電力の目標値が、時間に対する電力の一定の正の微分係数目標値であることを特徴とする、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
　コンバータに適用される減少電力の目標値が、時間に対する電力の一定の負の微分係数目標値であることを特徴とする、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
　一定の正の微分係数目標値が、一定の負の逆符号の微分係数目標値よりも小さいことを特徴とする、請求項１６または１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、電源に関し、より詳しくは、電源端子の電圧に応じて供給される電力の曲線が最大値を有する電源の利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
　このような電源では、電圧が所定値になると供給電力が最大になる。電源を最大限利用し、最大電力を引き出すには、電源端子の電圧をできるだけこの所定値と同じにすることが有利である。
【０００３】
　衛星用に使用される太陽発電器は、このような電源の一例である。図１は、１０２個のＢＳＲ（Ｂａｃｋ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）Ｓｉセルの直列接続からなる発電器の例において、発電器の端子における電圧に応じた電流および電力のグラフを示している。このようなセルは、宇宙産業で利用されている。太陽発電器から供給される電流（単位：アンペア）、ならびに発電器から送られる電力（単位：ワット）を縦座標軸に示し、発電器の端子における電圧（単位：ボルト）を横座標軸に示した。図１の曲線１、２は、温度＋１００℃における動作に対応する。曲線３、４は、温度−１００℃における動作に対応する。図１の曲線２は、電圧に応じて変化する電流のグラフである。この曲線は、電圧値が約３５Ｖを超えると、セルから供給される電流が減少することを示している。これは、セルの飽和現象により説明される。曲線４も同様であるが、但し、飽和電圧は約７５Ｖである。図１の曲線１は、太陽発電器により供給される電力のグラフである。この曲線は、供給される電力がこの例では約１００Ｗの最大値を有し、電圧が約３８Ｖである値Ｖ０のとき最大値に達することを示している。曲線３についても曲線２と同様であり、最大電力の値と電圧Ｖ０の値とが、それぞれ２００Ｗと７０Ｖである。これらの曲線は、出力電圧に応じて供給される電力のグラフが最大値を有する、発電器の個々の一例にすぎない。
【０００４】
　このような太陽発電器、またはより一般的にはこのような電源を使用する場合、電源端子の電圧は、電源が最大電力を送る電圧値Ｖ０にできるだけ近いことが有利である。衛星で太陽発電器を使用する場合は、特に深刻な問題が提起される。事実、こうした太陽発電器の場合、発電器が供給する電力が最大になる電圧Ｖ０は、図１に示したように、発電器が置かれる温度に応じて変化する。この電圧Ｖ０もまた、
　−　発電器がさらされる太陽放射の強さと、
　−　発電器の老化と、
に応じて変化する。
【０００５】
　衛星の場合、低い地球軌道の例では、温度が一般に−１００℃から＋１００℃の範囲で変化しうる。水星軌道では、温度変化がずっと大きく、温度は−１５０℃から＋２５０℃の範囲で変化しうる。太陽放射の強さは、太陽から遠ざかるにつれて変化する。地球から火星へのミッションでは、太陽放射の強さが３から１の割合で変化しうる。発電器が老化すると、幾つかのセルの短絡を引き起こす。全体として、電圧Ｖ０は、一般に１から２の割合で変化し、たとえば４０Ｖから８０Ｖに変化することができる。
【０００６】
　従って、太陽発電器を利用して、発電器の端子における電圧を電圧Ｖ０に近づけようとすることによって、太陽発電器の最大電力を引き出すことが提案された。こうした技術は、「最大電力点追従」（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ）という名称で知られている。
【０００７】
　　Ｗ．Ｄｅｎｚｉｎｇｅｒ「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ」Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｓｐａｃｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、フランス、ポワチエ、１９９５年９月４日から８日（非特許文献１）は、Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ衛星のサブ電力システムを記載している。最大電力点追従は、発電器のダイナミックインピーダンスがスタティックインピーダンスに等しい場合、換言すれば次のような場合、最大電力点に達したとみなすことによって行われる。
　　Ｖ／Ｉ＝ｄＶ／ｄＩ
すなわち
　　ｄＩ／Ｉ＝ｄＶ／Ｖ
【０００８】
　厳密に言うと、Ｖｌ＝ｍａｘは、Ｖｄｌ＋ＩｄＶ＝０を意味するので、Ｖ／Ｉ＝−ｄＶ／ｄＩとなる。Ｄｅｎｚｉｎｇｅｒは、−符号を忘れている。
【０００９】
　この文献は、電流センサ、電圧センサ、２個のサンプリング回路、２個のコンパレータ、１個のフリップフロップ、および１個の積分器を用いた回路を記載している。
【００１０】
　　Ｋｅｖｉｎ　Ｋｙｅｏｎｇ−II　ＣｈｏｉおよびＡｌｐｈｏｎｓｅ　Ｂａｒｎａｂａ「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｐｏｗｅｒ　ｐｏｉｎｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｎ−ｂｏａｒｄ　ａｄａｐｔａｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ」技術ノート　ＣＮＥＳ第１３８号１９９８年７月（非特許文献２）は、低出力衛星のための給電サブシステムを記載している。最大電力点追従の場合、このサブシステムは、電流に強度を乗じるデジタル的な乗法と、計算された値による電力追従アルゴリズムとを組み合わせたマイクロコントローラを用いている。
【００１１】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２８１９６５３号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第００２７４０５号明細書
【特許文献３】仏国特許出願公開第２６２６６８９号明細書
【特許文献４】米国特許第５９３２９９４号明細書
【特許文献５】米国特許第５５３０３３５号明細書
【非特許文献１】Ｗ．Ｄｅｎｚｉｎｇｅｒ「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ」Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｓｐａｃｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、フランス、ポワチエ、１９９５年９月４日から８日
【非特許文献２】Ｋｅｖｉｎ　Ｋｙｅｏｎｇ−II　ＣｈｏｉおよびＡｌｐｈｏｎｓｅ　Ｂａｒｎａｂａ「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｐｏｗｅｒ　ｐｏｉｎｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｎ−ｂｏａｒｄ　ａｄａｐｔａｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ」技術ノート　ＣＮＥＳ第１３８号１９９８年７月
【非特許文献３】Ｇｏｗ　Ｊ　Ａなど「Ａ　Ｍｏｄｕｌａｒ　ＤＣ−ＤＣ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ａｎｄ　Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｆｏｒｍｅｄｉｕｍ　ｔｏ　Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ　Ｐｌａｎｔ」８ｔｈ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．　ＬＡＵＳＡＮＮＥ，ＣＨ，　ＳＥＰＴ．７−９，　１９９９，　ＥＰＥ．ＥＵＲＯＰＥＡＮ　ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ　ＯＮ　ＰＯＷＥＲ　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＡＮＤ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，　ＢＲＵＳＳＬＳ：　ＥＰＥ　ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ，ＢＥ，　ｖｏｌ．１　ＣＯＮＦ．８，１９９９年９月７日、頁１〜８
【非特許文献４】Ｃａｌｄｗｅｌｌ　Ｄ　Ｊなど「Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｓｐａｃｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　Ｐｅａｋ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ」Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．　ＢＯＳＴＯＮ，　ＡＵＧ．４−９　１９９１，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｓｏｃｉｅｔｙ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，　ＮＥＷ　ＹＯＲＫ，　ＡＮＳ／ＩＥＥＥ，　ＵＳ，　ｖｏｌ．２　ＣＯＮＦ．２６，　１９９１年８月４日、頁１４５〜１５０
【非特許文献５】Ｈｕａ　Ｃなど「Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ＤＣ／ＤＣ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ　ｆｏｒ　Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ」Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＣＯＮ　‘９７：　２３ＲＤ．　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，　Ｃｏｎｔｒｏｌ，　ａｎｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ．　ＮＥＷ　ＯＲＬＥＡＮＳ，　ＮＯＶ．９−１４，１９９７，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＩＥＥＥ　ＩＥＣＯＮ：　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，　Ｃｎｏｎｔｒｏｌ，　ａｎｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅ，　ｖｏｌ．２，　１９９７年１１月９日、頁８２７〜８３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
　上記の解決方法は、実施が複雑である。そのため、様々な太陽発電器の最大電力点の追従制御が集中して行われることになる。こうした集中化は、給電サブシステムの信頼性を損ない、太陽発電器の区間同士で異なる電圧の最大電力点が適合しない。しかも、これらの解決方法は、電流および／または電圧の直接成分を利用し、その量は、最大電力点追従の特徴とはならない。
【００１３】
　衛星の様々な状況で太陽発電器に関して説明されたこの問題は、一般に、電圧に応じて供給される電力のグラフが最大値を有する全ての電源に対して提起される。
【００１４】
　従って、電源端子の電圧に応じて供給される電力曲線が最大値を有する電源の利用を可能にする解決方法が必要である。このような解決方法は、できるだけ簡単で堅牢な手段を用いて、電源端子の電圧が、供給される電力が最大になる電圧にできるだけ近くなるようにしなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
　従って、本発明は、実施形態において、電源端子の電圧に応じた供給電力のグラフが最大値を有する電源の調整回路を提案し、この調整回路が、
　電源から電力を供給される入力と負荷に電力を供給する出力とを備えた直流／直流コンバータと、
　前記コンバータに与えられる電力目標値（ｃｏｎｓｉｇｎｅ）によるコンバータの制御回路とを含み、
　時間に対するコンバータの入力電圧の微分係数（ｄｅｒｉｖｅｅ）が負の第一の閾値より大きい限り、前記目標値は増加し、
　時間に対するコンバータの入力電圧の微分係数が正の第二の閾値より小さい限り、前記目標値は減少し、
　目標値が増加するときの平均電力の変化率は、目標値が減少するときの平均電力の逆符号の変化率よりも小さい。
【００１６】
　有利には、第一の閾値およびまたは第二の閾値が一定である。その場合、第一および第二の閾値が逆符号である。
【００１７】
　実施形態では、コンバータに適用される増加電力の目標値が、時間に対する電力の一定の正の微分係数目標値である。
【００１８】
　別の実施形態では、コンバータに適用される減少電力の目標値が、時間に対する電力の一定の負の微分係数目標値である。
【００１９】
　また、一定の正の微分係数目標値を、一定の負の逆符号の微分係数目標値よりも小さくするように構成することもできる。
【００２０】
　本発明は、また、上記の回路と、電源端子の電圧に応じた供給電力のグラフが最大値を有する電源とを含み、電源から供給される電力が、直流／直流コンバータの入力に加えれる調整された発電器を提案する。
【００２１】
　実施形態では、発電器が、電源に並列接続されるキャパシタを含む。電源は、また、固有のキャパシタを備えることができる。好適には、電源が太陽発電器である。
【００２２】
　本発明は、さらに、電源端子の電圧に応じて供給される電力のグラフが最大値を有する電源の調整方法を提案し、電源から供給される電力が、直流／直流コンバータに加えられ、この方法が、入力電力の目標値をコンバータに適用し、
　時間に対するコンバータの入力電圧の微分係数が負の第一の閾値より大きい限り、前記目標値は増加し、
　時間に対するコンバータの入力電圧の微分係数が正の第二の閾値より小さい限り、前記目標値は減少し、
　目標値が増加するときの平均電力の変化率は、目標値が減少するときの平均電力の逆符号の変化率よりも小さい。
【００２３】
　第一の閾値が一定であり、および／または第二の閾値が一定であることができる。その場合、第一および第二の閾値が逆符号であることもありうる。
【００２４】
　有利には、コンバータに適用される増加電力の目標値が、時間に対する電力の一定の正の微分係数目標値である。コンバータに適用される減少電力の目標値は、時間に対する電力の一定の負の微分係数目標値とすることもできる。このような場合、一定の正の微分係数目標値は、一定の負の逆符号の微分係数目標値よりも小さい。
【００２５】
　本発明の他の特徴および長所は、添付図面に関して例として挙げられた実施形態の以下の説明を読めば明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
　以下、太陽発電器の最大電力点追従に本発明を適用した例を挙げる。前述のように、このような発電器は、電源端子の電圧に応じて供給される電力のグラフが最大点を有する電源の一例にすぎない。
【００２７】
　図２は、衛星バスの電圧を供給するための適用における本発明の実施形態による、調整された発電器の概略図である。調整された発電器は、太陽発電器１０と、調整回路とを含む。太陽発電器は、可変電圧のもとでしか、利用可能な電力の最大値まで可変電力を供給することができないが、調整された発電器は、調整回路により、送られた電力が太陽発電器から供給可能な最大電力未満である限り、一定の電圧下で一定の電力を送ることができ、言い換えれば電源として動作することができる。
【００２８】
　図は、キャパシタ１２に並列接続される太陽発電器すなわち電源１０である。太陽発電器およびキャパシタの端子の電圧Ｖｉｎは、直流／直流コンバータ（すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ）１４の入力に加えられる。電源、キャパシタ、およびコンバータを示すこの図は概略図である。事実、太陽発電器は、それ自体がキャパシタを有する。コンバータもまた、入力にキャパシタを備えることができる。キャパシタ１２は、必ずしも発電器およびコンバータとは異なる構成部品であるとは限らず、発電器および／またはコンバータのキャパシタから構成可能である。キャパシタ１２は、また、太陽発電器の固有のキャパシタ、付加的なキャパシタ、およびコンバータに設けられたキャパシタの組み合わせに相当することもある。
【００２９】
　コンバータ１４の出力電圧Ｖｏｕｔは、衛星の電圧バス１６に対応する。電圧バスは、通常、負荷に電力を供給するバッテリーを含むが、そのように構成しても回路の動作に影響はない。
【００３０】
　コンバータ１４は、制御回路１８により制御される。制御回路１８は、コンバータに加えられる入力電圧Ｖｉｎ、ならびにコンバータの出力電流Ｉｏｕｔを入力で受ける。図は、電圧センサ２０と、電流センサ２２とを概略的に示している。制御回路は、図の参照符号２４で示されたように、コンバータ１４の制御入力に加えられる制御信号を供給する。
【００３１】
　先に述べたように、太陽発電器１０から供給される電力は、発電器の端子の電圧Ｖｉｎに応じる。供給電力が最大になる電圧は、［Ｖ０ｍｉｎ、Ｖ０ｍａｘ］の範囲で変化可能であり、例では、４０Ｖから８０Ｖの範囲で変化する。一般的な解決方法は、衛星の電圧バスを公称電圧２８Ｖで動作させることにある。この電圧は、負荷と電圧バスの供給とに応じて２３Ｖから３７Ｖの間で変化する。実際には、バスの公称電圧は、供給電力が最大になる電圧が変化する範囲の下限Ｖ０ｍｉｎ未満である。このような構成において、コンバータ１４は、ＢｕｃｋタイプのＰＷＭ（パルス幅変調）コンバータとすることができる。このコンバータは、特に、入力電圧未満の出力電圧で動作するように構成されている。このような場合、入力信号は、パルス幅変調の動作周期を示す信号である。
【００３２】
　制御回路１８は、増加または減少する出力電流の目標値を適用することにより、コンバータの入力電圧Ｖｉｎおよび出力電流Ｉｏｕｔを測定して、コンバータ１４を制御する。これらの電流目標値は、バスの電圧値が構成する比例係数を別にすれば、電力目標値と同等視される。特に、制御回路は、コンバータの入力で太陽発電器１０およびキャパシタ１２から取り出される電圧の時間に対する微分係数が、負の第一の閾値より大きい限り、増加する電力目標値をコンバータに適用する。制御回路は、コンバータの入力で太陽発電器１０およびキャパシタ１２から取り出される電圧の時間に対する微分係数が、正の第二の閾値より小さい限り、減少する電力目標値をコンバータに適用する。かくして、コンバータは、
　　ｄＶＩＮ／ｄｔ＞Ｖｒ’
である限り
　　ｄＰＩＮ／ｄｔ＞０
となるように制御され、
　ここで、Ｖｒ’は、負の第一の閾値である。Ｐｉｎは、電源およびキャパシタから取り出される電力であり、換言すれば、コンバータの入力に加えられる電力である。コンバータは、
　　ｄＶＩＮ／ｄｔ＜Ｖｆ’
である限り、
　　ｄＰＩＮ／ｄｔ＜０
となるように制御され、
　ここで、Ｖｆ’は、正の第二の閾値である。
【００３３】
　上記のＷ．ＤｅｎｚｉｎｇｅｒおよびＫｅｖｉｎ　Ｋｙｅｏｎｇ−II　Ｃｈｏｉの解決方法では、電流および／または電圧の直接成分を用いることが提案されている。ところで、これらの量は、最大電力点追従の特徴ではない。その反対に、本発明により提案された解決方法は、これらの量の時間に応じた微分係数だけを用いている。こうした微分係数は、直接成分の値とは無関係に、最大電力点追従の適切な特徴である。
【００３４】
　図３は、太陽発電器の端子の電圧に応じて、太陽発電器から送られる電力のグラフである。縦座標には太陽発電器１０から供給される電力を示し、横座標には、この発電器の端子の電圧を示した。図は、太陽発電器１０からその端子の電圧に応じて送られる電力の曲線を細い線で示している。この曲線は、図では最大点ＭＰＰを有する。電圧ＶＭＰＰのこの点で、太陽発電器は、最大電力ＰＭＰＰを送る。細い線で示したこの曲線は、単独の太陽発電器の電力／電圧特性を示す場合、スタティックな電力曲線と呼ぶことができる。図３は、太線で、上記の制御をコンバータに適用するときの電力サイクルを示す。太線の曲線は、太陽発電器１０およびキャパシタ１２全体から取り出される電力を示す。
【００３５】
　考慮された例では、
　一定の微分係数ｋｒを有する増加電力目標値と、
　一定の微分係数ｋｆを有する減少電力目標値と、
　逆符号の閾値Ｖｒ’およびＶｆ’とを有する。
【００３６】
　最初の二つの条件は、説明を簡単にするために選択したものである。第三の条件は、後述するように、スタティック最大電力点を中心とする動作を保証する。最大および最小のダイナミック電力に対応するサイクルの点を、図ではＲ、Ｆと記した。
【００３７】
　最初、太陽発電器が最大電力ＰＭＰＰよりもやや低い電力で動作し、電圧が電圧ＶＭＰＰよりも高いと仮定した。また、コンバータに適用される目標値は、増加電力目標値であると仮定した。従って、直流／直流コンバータは、太陽発電器１０およびコンデンサ１２から取り出される電力全体が増加するようにする。太陽発電器１０の動作点は、細い線の曲線上を最大値ＭＰＰに向かって移動する。キャパシタ１２は、太陽発電器１０から供給される電力を補うように放電される。電圧はゆっくりと減少する。
【００３８】
　太陽発電器１０の最大電力に達すると、太陽発電器１０は、追加電力を供給することができない。すなわち、キャパシタ１２は、増加電力目標値のもとでコンバータが必要とする電力を供給するために急速に放電される。そのため、電圧ＶＩＮの降圧速度は加速される。電圧降下のために、太陽発電器１０から供給される電力も下がるので、キャパシタ１２の放電がさらに強まる。時間に対する電圧ＶＩＮの微分係数の低下は、ますます早くなる。
【００３９】
　電圧ＶＩＮのこの微分係数が、負の閾値Ｖｆ’に達すると、回路１８は、コンバータ１４に減少電力目標を適用する。スイッチングは、太線の曲線の点Ｒに対応する。
【００４０】
　その場合、コンバータは、減少する入力電力目標を受け取る。キャパシタ１２が放電し続けるので、電圧は、最初はゆっくりと変化しながら減少する。電源およびキャパシタから取り出される電力が減少し続けると、キャパシタが放電を停止する瞬間が訪れる。これは、太線の曲線において、細線の曲線とこの太線の曲線の左部分の交点に対応し、電圧の最小値に対応する。太陽発電器１０から取り出される電力は、そのとき、コンバータ１４が必要とする電力を供給するのに十分である。コンバータに適用される目標値が、まだ減少する電力目標値であるので、キャパシタは再び充電され、電圧が再上昇する。コンバータに適用される減少電力目標値を考慮して、コンバータにより取り出される電力が減少し続ける。電圧が再上昇するので、太陽発電器から供給される電力は増加傾向にあり、これによってさらに、電圧の時間に対する微分係数が増加する。
【００４１】
　電圧の時間に対する微分係数が正の第二の閾値を越えると、制御回路は、コンバータに増加電力目標値を適用する。そこで、上記の初期状態に戻る。
【００４２】
　電圧の一定の微分係数目標値を適用すると、以下の条件によって制御安定性が確保される。
　　ｋｒ＜−ｋｆ
【００４３】
　これは、直感的に図３の太線の曲線における点Ｒから点Ｆへの移行が、点Ｆから点Ｒへの移行よりもずっと「早い」ことを意味する。換言すれば、前述のように、ますます早く電圧降下されて負のｄＶ／ｄｔ閾値に達すると説明される。条件ｋｒ＜−ｋｆは、安定状態に早く戻るために、「ある程度」上昇する電力目標値を適用することを意味する。絶対値間の比１は、安定限度に対応する。値の選択は主にコンバータに応じる。すなわち、比１の値に近づくことにより、ずっと正確な性能をコンバータに与えるようにすれば、コストが上昇する。衛星に用いる場合、図１の太陽発電器に対する電圧に応じた電力曲線の変化（曲線１、２から曲線３、４への移行）は、調整回路の負荷として適用されるバッテリーの諸特性が変化する速度と同様に緩慢であるので、一般には大きさを決められない。通常、たとえば以下のようであるとき、比−ｋｆ／ｋｒを２に近く選択することができる。
　　ｋｒ＝５０Ｗ／ｍｓ　および
　　ｋｆ＝−１００Ｗ／ｍｓ
【００４４】
　上記の動作は、コンバータに適用される増加または減少電力目標値とは無関係であることに留意されたい。図４に示したように、一定の電力目標値を使用するほうがずっと簡単であるが、これはコンバータの制御原理に影響をもたらさない。提案された電力目標値が一定ではない場合、言い換えれば、コンバータに適用されるｄＰＩＮ／ｄｔの値が一定ではない場合、安定性の条件は、目標値が増加するときの平均電力の変化率が、目標値が増加するときの平均電力の逆符号の変化率より小さいことを示すことにより表すことができる。これは、増加および減少電力目標値の時間間隔において、瞬間的な条件ｋｒ＜−ｋｆを一般化することになる。
【００４５】
　かくして、提案された目標値を直流／直流コンバータに適用することにより、太陽発電器１０から取り出される電力が最大になる電圧値の前後で、電圧を変化させることができる。閾値のような、コンバータに適用される目標値を選択することで、調整回路の動作を適合させることができる。
【００４６】
　特に、制御回路の実装の観点から一定の閾値Ｖｒ’とＶｆ’を持つことは簡単である。これは、単に、制御回路の構成を簡素化するだけである。しかしながら、たとえば点ＭＰＰの変化を考慮するために、これらの閾値を時間に応じて変化させることができる。
【００４７】
　閾値Ｖｒ’、Ｖｆ’の絶対値の比により、電力点の前後を移動する電圧に応じて、グラフ上の電力点を決定可能である。上記の例では、逆符号の一定閾値Ｖｒ’とＶｆ’が、最大電力点ＭＰＰの前後の移動に対応している。従って、絶対値が１に等しい比が有利である。とはいえ他の値を選択してもよく、これは単に最大電力点から動作点を離すことになるだけである。調整回路または発電器における制約その他に応じて、それが有利な場合もある。
【００４８】
　図４は、Ｂｕｃｋコンバータの場合の制御回路の実施原理の例を示している。回路１８は、コンバータの入力電圧を受けて微分係数を供給する微分器２６を有する。電圧の微分係数は、コンパレータ２８に与えられる。コンパレータの出力は、論理信号を供給し、この信号の状態は、電圧の微分係数値とコンパレータの閾値Ｖｒ’とＶｆ’との比較に応じる。回路は、コンバータの出力電流信号を受けて微分係数を供給する別の微分器３０を備える。加算器３２は、コンパレータ２８の信号と第二の微分器３０から供給される微分係数信号との差を示す信号を供給する。加算器から供給される信号は、目標値を消去する役割をするコントローラ３４に送られる。コントローラの出力信号が、制御回路１８の信号回路を形成する。
【００４９】
　図４の回路の動作は次の通りである。コンパレータは出力で、閾値Ｖｒ’とＶｆ’に対するコンバータの入力電圧の微分係数位置に応じた信号を供給する。この信号は、図示されていないレベルにされた後で、コンバータの出力電流の微分係数と比較される。こうした出力電流の微分係数は、以下の理由から、コンバータの入力に与えられる電力の微分係数の適切な近似値を構成する。
　−　直流／直流コンバータの消費電力が少ない。
　−　コンバータが電圧源として使用されている場合、コンバータの出力電圧がほぼ一定である。
【００５０】
　従って、ｄＶＩＮ／ｄｔと閾値をの比較結果に応じて、コントローラが以下を保証するようにする。
　　ｄＩＯＵＴ／ｄｔ＜０　または　ｄＩＯＵＴ／ｄｔ＞０（比＜−１）
【００５１】
　ＶＯＵＴは、ほぼ一定であり、必要な目標値が得られる。
【００５２】
　図４の回路は、直流／直流コンバータに使用可能な制御回路の一例にすぎない。電圧の微分係数を比較するために別のタイプの制御回路を用いて、必要な目標値を適用することができる。また、図２のキャパシタ２０、２２以外のキャパシタを設けてもよい。しかし、図２、４の回路は、簡単であるという長所がある。かくして、マイクロコントローラを配置する必要はない。構成部品の数もまた、上記のＷ．Ｄｅｎｚｉｎｇｅｒに提案された解決方法よりも少なくすることができる。
【００５３】
　もちろん、本発明は、上記の例に制限されるものではない。かくして、出力電圧が入力電圧よりも低い場合に適用される、Ｂｕｃｋコンバータについて説明した。だが、他のタイプのコンバータを使用することもできる。たとえば、入力電圧が出力電圧より低い場合、ＢｏｏｓｔタイプのＰＷＭコンバータを使用してもよい。また、他の形態のコンバータでは、入力電圧と出力電圧との比が１前後で変化する場合の動作が可能になる。使用されるコンバータのタイプによって、図３に関して説明した制御原理が変わることはない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明が適用される電源の端子の電圧に応じた電流および電力のグラフである。
【図２】本発明の実施形態による調整された発電器の概略図である。
【図３】図２の調整された発電器で電源端子の電圧に応じて電源により供給される電力を示すグラフである。
【図４】図２の調整された発電器の制御回路の詳細図である。
【符号の説明】
【００５５】
　１０　太陽発電器または電源
　１２　キャパシタ
　１４　直流／直流コンバータ
　１６　電圧バス
　１８　制御回路
　２０　電圧センサ
　２２　電流センサ
【図１】
2004078950.tif 000003
【図２】
2004078950.tif 000004
【図３】
2004078950.tif 000005
【図４】
2004078950.tif 000006