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2019 年度 実施状況報告書

太陽光発電用パワーコンディショナを不要とする衛星用電力制御システムの試作評価研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K04365
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

岩佐 稔  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主任研究開発員 (50836294)

研究分担者 近藤 大将  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (40837283)
黒川 不二雄  長崎総合科学大学, 新技術創成研究所, 学術教授 (20140808)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード人工衛星 / 電力制御 / PCU / デジタル制御
研究実績の概要

提案システムによって、従来から人工衛星のバス電圧制御に必須とされるシャント回路がなくとも、不定の複数電力源の制御安定性を確保し、本当にバス電圧を一定範囲に保てるかどうか、軌道上で想定される運用モードで解析し、検証することを目的として、2019年度は以下の成果を得た。
・構築済みの回路シミュレータに軌道上で想定される運用モード(日照→日陰、日陰→日照、負荷変動、発生電力変動、日照放電)を実装し、バス電圧を一定範囲に保つ制御アルゴリズムの成立性を確認した。ただし、一部、日陰時において充放電コンバータ(BCDR)の動作切り替え時にバス電圧の変動が確認されており、これについては課題として識別し、引き続き検証を行う。
・BCDR2台構成の試作回路の設計、製作を完了した。バス電圧等をフィードバックして、BCDRの制御モードを演算し、システム全体の制御を行う統合コンピュータには、PICマイコンを使用し、上記の制御アルゴリズムの実装を完了した。
・上記試作回路の一次側に太陽電池シミュレータ(SAS)及び電子負荷(ERL)、二次側にバッテリ(BAT)を接続(SASに対してERLとBCDR2台を並列接続、各BCDRにBATを接続)して、BCDRの動作モード(MPPT、CC、CV、BUS_CV、BDR_CV)の動作確認を完了した。
上記により、2019年度に計画してい作業を全て完了した。計画通りに2020年度に上記2台構成の試作回路により、軌道上で想定される運用モードでの実機検証を行う。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

制御アルゴリズムの検証において、一部、日陰時での充放電コンバータ(BCDR)の動作切り替え時にバス電圧の変動が確認されており、これについては課題として識別し、引き続き検証を行うこととしているが、制御アルゴリズムの改良で解決できる課題と認識しており、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

2019年度に識別した課題については、回路シミュレーションにより検証し、制御アルゴリズムの改良を行う。それ以外は計画通り下記を実施する。

・2台構成での動作検証を行う。軌道上で想定される運用モードにて制御干渉を含め、制御アルゴリズムの成立性を検証する。
・検証結果から制御アルゴリズムの改良を実施し、最終的に4台構成で提案システムの実現性を示す。
・予定通りに進捗しない場合、最低限2台構成での検証を完了するよう計画変更する。

次年度使用額が生じた理由

契約差額により生じた軽微な差額であり、次年度の調達にて使用予定である。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2019

すべて 産業財産権 (1件)

  • [産業財産権] 電力制御システム2019

    • 発明者名
      岩佐 稔
    • 権利者名
      宇宙航空研究開発機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-164286

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公開日: 2021-01-27  

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