[实用新型]基于李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测装置

说明书

技术领域

本实用新型设计光伏发电领域，具体涉及一种基于李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测装置。

背景技术

在全球范围太阳电池产量飞速增长的同时，光伏并网发电的发展步伐逐年加快。过去几年，随着光伏并网发电技术的快速发展，在政府支持性政策的驱动下，发达国家如美国、德国、日本等国家的并网发电系统装机容量在高速增长。近年来，随着我国光伏发电政策的不断完善，我国光伏并网发电系统装机容量也在迅猛增长。据EPIA统计数据，21世纪末期，太阳能并网发电容量将占世界能源总需求量的50%左右。随着光伏并网发电成本的降低和传统能源的枯竭，光伏并网发电将会与传统发电成本相当，并很快会进入商业化应用阶段。

然而，孤岛效应（Islanding）是制约光伏并网发电系统电力传输的一个不容忽视的问题，孤岛效应对发电系统的设备、检查维修人员的安全带来致命威胁。传统的孤岛检测方法是采用主动检测方法或被动检测方法实现孤岛检测。在传统方法中，被动检测法不会对系统带来谐波污染，但是其灵敏度不高，在实际系统中经常会出现失效的情况；主动检测法通过有意地加入扰动信号，然后根据输出的响应特性来判断孤岛现象是否产生，该方法能够一定程度上提高孤岛检测灵敏度，但是主动注入的扰动信号会引入新的谐波污染，影响系统的输出电能质量和电网系统的运行安全。

实际的光伏并网发电系统是一个强非线性系统，已有研究表明：在这种典型的非线性系统中存在复杂的动力学行为。利用非线性系统在不同参数条件下的不同动力学性质，混沌检测理论方法在诸多领域已经得到应用，到目前为止，混沌检测理论在光伏并网发电孤岛检测中并未得到实际应用。现有的基于混沌理论的孤岛检测方法则只是简单地把过压/欠压（OVP/UVP）信号取出，根据信号强度改变系统的某个参数，然后用示波器在时域上观察动力学系统的运动相图，来判断孤岛是否产生。这种通过系统动力学相图判断孤岛现象有明显缺陷。一方面，系统的相图随时间演化不断处于变化之中，机器不便于直接进行判断，必须要有人实时观测，很难实现孤岛的检测、报警自动化；另一方面，一个完整的相图需要较长时间才能形成，因此，通过相图判断孤岛现象实时性不好。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是传统孤岛检测方法存在检测灵敏度低、可靠性差、对输出电能质量产生谐波污染等问题，提供一种可靠、有效、高灵敏度、且智能化的基于李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测装置。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测装置，主要由混沌检测模块、数字锁相环模块、最大功率点跟踪模块、乘法器、同步控制模块和IGBT驱动模块组成；其中混沌检测模块的输入端和数字锁相环模块的输入端同时连接在光伏并网发电系统的公共连接点处，数字锁相环模块的输出端和最大功率点跟踪模块的输出端分别连接在乘法器的2个输入端上，乘法器的输出端和混沌检测模块的输出端分别接入同步控制模块的2个输入端，同步控制模块的输出端经IGBT驱动模块与光伏电池板阵列输出端处的DC/AC转换模块相连。

上述系统还进一步包括孤岛报警通信模块，该孤岛报警通信模块的输入端连接在混沌检测模块的输出端上，孤岛报警通信模块的输出端与远程监控服务器相连；孤岛报警通信模块在接收到混沌检测模块发出的孤岛产生信号后，向远程监控服务器发送孤岛报警信息。

与现有技术相比，本实用新型不仅解决了传统孤岛被动检测法的检测灵敏度低的问题，同时又不会向系统注入新的谐波污染，对光伏并网发电系统性能的提高具有非常重要的价值；综上所述，本实用新型易于实现孤岛检测的自动化，具有更高的智能、更高的检测灵敏度，更快的检测速度，而且不会对系统输出电能质量产生影响，具有非常广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的孤岛检测装置在光伏并网系统中的应用框图。

具体实施方式

一种基于李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测装置，如图1所示，主要由混沌检测模块、数字锁相环模块、最大功率点跟踪模块、乘法器、同步控制模块、IGBT驱动模块和孤岛报警通信模块组成。其所针对的光伏并网发电系统由光伏电池板阵列、DC/AC转换模块、并网控制开关、本地用户负载、公共主电网等组成。光伏电池板阵列输出端连接DC/AC转换模块的输入端，DC/AC转换模块的输出端经并网控制开关与公共主电网相连。本地用户负载连接在DC/AC转换模块的输出端与并网控制开关之间的公共连接点（PCC）上。