CN116566010B - 多电池簇的电压分配方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提出了一种多电池簇的电压分配方法及装置，涉及储能技术领域，包括：获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态；基于参考电压和第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量；根据桥臂电流的大小，从各个功率单元中选择第一数量的所述第一功率单元；基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量；基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配。由此，可以通过电流方向和子模块电池簇荷电状态，灵活选择各功率单元输出电压大小，可进一步解决电池簇SOC不均的问题。

Description

多电池簇的电压分配方法及装置
技术领域
本公开涉及储能技术领域，尤其涉及一种多电池簇的电压分配方法及装置。
背景技术
储能是支撑新型电力***的重要技术和基础装备，对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展、实现碳达峰、碳中和具有重要意义。随着新能源装机容量的不断增加，新建储能项目往往要求储能电站同时满足电网调峰、调频需求和电网安全稳定运行需要。
在一些情况下，储能***中会使用子模块为单相三电平中点钳位型变换器的模块化多电平变换器，而每个单相三电平中点钳位型变换器中都配有串联的电池簇，如果电池簇的电压分配不均，则可能会导致电池簇SOC差异过大，部分电池簇提前结束充电或放电过程，造成储能***无法满足输出需求功率。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
本公开第一方面实施例提出了一种多电池簇的电压分配方法，包括：
获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及所述桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态，其中，所述各个电池簇包含多个第一电池簇和多个第二电池簇；
基于所述参考电压和所述第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量；
根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述第一功率单元；
基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量；
基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配。
本公开第二方面实施例提出了一种多电池簇的电压分配装置，包括：
获取模块，用于获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及所述桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态，其中，所述各个电池簇包含多个第一电池簇和多个第二电池簇；
第一计算模块，用于基于所述参考电压和所述第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量；
选择模块，用于根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述第一功率单元；
第二计算模块，用于基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量；
分配模块，用于基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配。
本公开第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的储能***控制程序，所述处理器执行所述程序时，实现如本公开第一方面实施例提出的多电池簇的电压分配方法。
本公开第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，存储有储能***控制程序，所述储能***控制程序被处理器执行时实现如本公开第一方面实施例提出的多电池簇的电压分配方法。
本公开提供的多电池簇的电压分配方法及装置，存在如下有益效果：
本公开实施例中，该装置首先获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及所述桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态，其中，所述各个电池簇包含多个第一电池簇和多个第二电池簇，然后基于所述参考电压和所述第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量，之后根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述第一功率单元，然后基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量，最后基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配。由此，可以通过电流方向和子模块电池簇荷电状态，灵活选择各功率单元输出电压大小，可进一步解决电池簇SOC不均的问题，在控制层面实现了电池储能***能量的精细化管理，降低导致电池簇故障发生的可能，进一步的保障独立储能电站正常运行，提升传统火电厂的灵活性和经济效益。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本公开实施例所提供的一种多电池簇的电压分配方法的流程示意图；
图2为本公开实施例所提供的一种多电池簇的电压分配方法的功率单元的示意图；
图3为本公开实施例所提供的一种多电池簇的电压分配方法的流程示意图；
图4为本公开实施例所提供的一种多电池簇的电压分配装置的结构框图；
图5示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性计算机设备的框图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
下面参考附图描述本公开实施例的多电池簇的电压分配方法、装置、储能***控制设备和存储介质。
需要说明的是，本公开实施例中的多电池簇的电压分配方法的执行主体为多电池簇的电压分配装置，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以配置在任意电子设备中。在本公开提出的场景中，下面将以“多电池簇的电压分配装置”作为执行主体对本公开实施例中提出的多电池簇的电压分配方法进行说明，在此不进行限定。
图1为本公开实施例所提供的多电池簇的电压分配方法的流程示意图。
如图1所示，该多电池簇的电压分配方法可以包括以下步骤：
步骤101，获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及所述桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态，其中，所述各个电池簇包含多个第一电池簇和多个第二电池簇。
需要说明的是，储能***的桥臂参考电压是指储能***中用于控制电路的电压参考值，本公开实施例中，可以是一个固定的值。在储能***中，桥臂参考电压用于控制电子元件的开关状态，从而实现电能的储存和放出。桥臂参考电压可以通过外部控制器或内部控制器进行调整，以满足不同的储能需求。同时，桥臂参考电压的稳定性和准确性对于储能***的性能和效率至关重要。
本公开实施例中，桥臂电流是指通过储能***电路中的桥臂的电流。储能***通常采用交流-直流变换器或直流-直流变换器来实现电能的储存和放出，这些变换器都包含桥臂电路。桥臂电路通常由多个电子元件(如IGBT、MOSFET等)组成，这些元件可以控制电路中的电流流向和大小。桥臂电流的大小和方向决定了储能***的储能和放出效率，因此需要进行精确的控制和监测。同时，桥臂电流的稳定性和准确性对于储能***的性能和安全性至关重要。为了实现精确的桥臂电流控制和监测，储能***通常需要配备高精度的电流传感器和控制器。
其中，第一输出电压可以为正电压。
其中，荷电状态(state of charge,SOC)描述了电池簇的剩余电量。
需要说明的是，每个桥臂电路中可以包含有多个功率单元，每个功率单元可以为单相三电平中点钳位型变换器，其可以包括三个半桥模块(Half-Bridge Module，HBM)、直流侧电容以及交流侧接触器开关。其中，每个功率单元都连接有电池簇。需要说明的是，每个功率单元可以连接2个电池簇，分别为第一电池簇和第二电池簇。如图2所示，图2示出了一种功率单元的示意图。
该功率单元包括了3个半桥模块(Half-Bridge Module，HBM)，分别为HBM1、HBM2、HBM3，直流端口的直流电容C1和C2，以及与该功率单元相连的第一电池簇R1和第二电池簇R2，交流侧接触器开关X。
其中，第一输出电压可以预先设计的输出电压，也即可以灵活调整，根据经验进行设定。其中，第一电池簇可以为上母线电池簇，第二电池簇可以为下母线电池簇。需要说明的是，若电流流经上母线电池簇，则功率单元对应的输出电压可以为第一输出电压，若电流不流经电池簇，则功率单元对应的输出电压可以为0电平、若电流流经下母线电池簇，则功率单元对应的输出电压可以为第二输出电压。其中，第二输出电压和第一输出电压的极性是相反的。
需要说明的是，由于每个功率单元都包含有第一电池簇和第二电池簇，第一电池簇和第二电池簇的数量可以是相同的。
步骤102，基于参考电压和第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量。
可选的，可以首先计算参考电压和第一输出电压的比值，之后基于比值，计算第一功率单元的第一数量。
具体的，可以通过以下公式计算第一数量Y：
其中，U为第一输出电压，Uref为参考电压，round()为取整函数。
步骤103，根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述第一功率单元。
其中，第一功率单元可以为当前根据桥臂电流的大小，从各个功率单元中选择的第一数量的功率单元。
可选的，可以按照荷电状态从小到大的顺序，根据所述多个第一电池簇对应的所述荷电状态，对多个第一电池簇对应的多个功率单元进行排序，之后在桥臂电流大于零的情况下，基于多个功率单元的排序，从小到大获取第一数量的第一功率单元，或者，在桥臂电流小于或者等于零的情况下，基于多个功率单元的排序，从大到小获取第一数量的第一功率单元。
举例来说，若第一数量为5，当前的功率单元有8个，分别为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8，其中，A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分别对应的荷电状态为0.51,0.52,0.53,0.54,0.55,0.56,0.57,0.58，因而可以将A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8按照荷电状态从小到大排序为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8。
若桥臂电流大于0，则可以取A1、A2、A3、A4、A5作为第一功率单元，若桥臂电流小于0，则可以取A8、A7、A6、A5、A4作为第一功率单元。
步骤104，基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量。
其中，第二功率单元可以为当前各个功率单元中除第一功率单元之外的功率单元。
其中，第二数量可以为当前各个功率单元中除第一功率单元之外的功率单元的数量。
比如说，若各个功率单元一共有19个，第一数量为4个，则当前剩下的功率单元的第二数量为15个，也即第二功率单位为15个。
步骤105，基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配。
具体的，在第二数量小于预设阈值的情况下，控制第二功率单元的输出电压为零电平，控制第一功率单元的输出电压为第一输出电压。
本公开实施例中，预设阈值可以为2。可以理解的是，若第二数量小于2时，则可以将剩下的各个第二功率单元的输出电压设置为0电平，并将第一功率单元的输出电压设置为第一输出电压。
需要说明的是，若流入功率单元的桥臂电流为正，则流经第一电池簇的桥臂电流将给对应第一电池簇充电，则流经第二电池簇的桥臂电流将给对应第二电池簇放电。
需要说明的是，若流入功率单元的桥臂电流为负，则流经第一电池簇的桥臂电流将给对应第一电池簇放电，则流经第二电池簇的桥臂电流将给对应第二电池簇充电。
作为一种可能实现的方式，在从各个功率单元中选择了第一数量的第一功率单元之后，可以对剩下的功率单元的数量进行判断，也即第二数量，若第二数量小于预设阈值2，则可以按照上述步骤执行，若第二数量大于等于2，则可以根据所述桥臂电流的大小进行下一步判断。
进一步的，若桥臂电流小于0，则可以首先将第一功率单元的输出设为第一输出电压U，然后判断剩下的各个第二功率单元的第一电池簇的荷电状态和第二电池簇的荷电状态，若剩下的各个第二功率单元的第一电池簇的荷电状态均小于桥臂对应的各个功率单元的第一电池簇的荷电状态的平均值，或者第二电池簇的荷电状态均大于桥臂对应的各个功率单元的第二电池簇的荷电状态的平均值，则可以将剩下的各个第二功率单元的输出电压置0，否则，则可以选出一个输出为第一输出电压的功率单元(按照剩下的各个第二功率单元的第一电池簇的荷电状态从大到小选择)，以及一个输出为第二输出电压的功率单元(按照剩下的各个第二功率单元的第二电池簇的荷电状态从小到大选择)，其中，第二输出电压为第一输出电压的负值。进一步的，可以判断剩下的各个功率单元的数量是否小于预设阈值，若不小于预设阈值，则并重复上述步骤，直至剩下的各个第二功率单元的第一电池簇的荷电状态均小于桥臂对应的各个功率单元的第一电池簇的荷电状态的平均值，或者第二电池簇的荷电状态均大于桥臂对应的各个功率单元的第二电池簇的荷电状态的平均值，或者剩下的功率单元的数量小于预设阈值。
或者，若桥臂电流大于0，则可以首先将第一功率单元的输出设为第一输出电压U，然后判断剩下的各个第二功率单元的第一电池簇的荷电状态和第二电池簇的荷电状态，若剩下的各个第二功率单元的第一电池簇的荷电状态均大于桥臂对应的各个功率单元的第一电池簇的荷电状态的平均值，或者第二电池簇的荷电状态均小于桥臂对应的各个功率单元的第二电池簇的荷电状态的平均值，则可以将剩下的各个第二功率单元的输出电压置0，否则，则可以选出一个输出为第一输出电压的功率单元(按照剩下的各个第二功率单元的第一电池簇的荷电状态从小到大选择)，以及一个输出为第二输出电压的功率单元(按照剩下的各个第二功率单元的第二电池簇的荷电状态从大到小选择)，其中，第二输出电压为第一输出电压的负值。进一步的，可以判断剩下的各个功率单元的数量是否小于预设阈值，若不小于预设阈值，则并重复上述步骤，直至剩下的各个第二功率单元的第一电池簇的荷电状态均大于桥臂对应的各个功率单元的第一电池簇的荷电状态的平均值，或者第二电池簇的荷电状态均小于桥臂对应的各个功率单元的第二电池簇的荷电状态的平均值，或者剩下的功率单元的数量小于预设阈值。
本公开实施例中，该装置首先获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及所述桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态，其中，所述各个电池簇包含多个第一电池簇和多个第二电池簇，然后基于所述参考电压和所述第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量，之后根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述第一功率单元，然后基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量，最后基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配。由此，可以通过电流方向和子模块电池簇荷电状态，灵活选择各功率单元输出电压大小，可进一步解决电池簇SOC不均的问题，在控制层面实现了电池储能***能量的精细化管理，降低导致电池簇故障发生的可能，进一步的保障独立储能电站正常运行，提升传统火电厂的灵活性和经济效益。
图3为本公开实施例所提供的多电池簇的电压分配方法的流程示意图。
如图3所示，该多电池簇的电压分配方法可以包括以下步骤：
步骤201，获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及所述桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态，其中，所述各个电池簇包含多个第一电池簇和多个第二电池簇。
步骤202，基于所述参考电压和所述第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量。
步骤203，根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述第一功率单元。
步骤204，基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量。
需要说明的是，步骤201-204的具体实现方式可以参照上述实施例，在此不进行赘述。
步骤205，在第二数量大于所述预设阈值的情况下，根据所述桥臂中各个所述电池簇的荷电状态，分别计算所述桥臂对应的多个第一电池簇的第一平均值，和所述多个第二电池簇对应的第二平均值。
其中，第一平均值可以为当前桥臂中各个第一电池簇的荷电状态的平均值，第二平均值可以为当前桥臂中各个第二电池簇的荷电状态的平均值。
举例来说，若当前电池簇有10个，分别包括了5个第一电池簇和5个第二电池簇。其中，5个第一电池簇的荷电状态分别为0.2、0.8、0.6、0.4、0.5，则可以计算第一平均值为0.5，若5个第二电池簇的荷电状态分别为0.3、0.5、0.2、0.4、0.6，则可以计算第一平均值为0.4。
需要说明的是，上述示例仅为一种示意性说明，在此不做限定。
步骤206，基于与所述桥臂电流的大小关联的预设条件和所述第二功率单元对应的电池簇的荷电状态、所述第一平均值和所述第二平均值，判断是否有满足第一预设条件的第三功率单元和满足第二预设条件的第四功率单元，所述预设条件包含所述第一预设条件和所述第二预设条件。
可选的，在桥臂电流大于零的情况下，判断每个所述第二功率单元对应的第一电池簇的荷电状态是否小于所述第一平均值，将对应的第一电池簇的荷电状态小于所述第一平均值的第二功率单元确定为第三功率单元，然后判断每个第二功率单元对应的第二电池簇的荷电状态是否大于所述第二平均值，将对应的第二电池簇的荷电状态大于所述第二平均值的第二功率单元确定为第四功率单元。
举例来说，若桥臂电流大于零，各个第二功率单元分别为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，对应的各个第二电池簇的荷电状态分别为0.2、0.5、0.3、0.4、0.85、0.62、0.78、0.35、0.5、0.4，且第二平均值为0.5，则可以将R5、R6、R7作为第四功率单元。
若R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，对应的各个第一电池簇的荷电状态分别为0.2、0.5、0.3、0.4、0.85、0.62、0.78、0.35、0.5、0.4，且第一平均值为0.5，则可以将R1、R3、R4、R8、R10作为第三功率单元。
可选的，在所述桥臂电流小于或者等于零的情况下，判断每个第二功率单元对应的第一电池簇的荷电状态是否小于第一平均值，将对应的第一电池簇的荷电状态小于所述第一平均值的第二功率单元确定为第三功率单元，之后判断每个所述第二功率单元对应的第二电池簇的荷电状态是否大于所述第二平均值，将对应的第二电池簇的荷电状态大于所述第二平均值的第二功率单元确定为第四功率单元。
举例来说，若桥臂电流小于或者等于零，各个第二功率单元分别为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，对应的各个第一电池簇的荷电状态分别为0.2、0.5、0.3、0.4、0.85、0.62、0.78、0.35、0.5、0.4，且第一平均值为0.5，则可以将R5、R6、R7作为第三功率单元。
若R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，对应的各个第二电池簇的荷电状态分别为0.2、0.5、0.3、0.4、0.85、0.62、0.78、0.35、0.5、0.4，且第二平均值为0.5，则可以将R1、R3、R4、R8、R10作为第四功率单元。
步骤207，在所述第三功率单元的数量小于或者等于所述第四功率单元的情况下，控制第三功率单元和所述第一功率单元的输出电压为第一输出电压。
举例来说，若第三功率单元有4个，第四功率单元有5个，则可以将这4个第三功率单元的输出电压设置为第一输出电压，并将第一功率单元的输出电压也设置为第一输出电压。
比如说，若桥臂中包含了12个功率单元，分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12，其中，已知Q1、Q2、Q3为第一功率单元，Q4、Q5、Q6、Q7为第三功率单元，Q8、Q9、Q10、Q11、Q12为第四功率单元，其中，由于第三功率单元有4个，第四功率单元有5个，为了使得第三功率单元和第四功率单元成对，可以将Q4、Q5、Q6、Q7和Q1、Q2、Q3的输出电压设置为第一输出电压。
步骤208，从所述第四功率单元中获取与所述第三功率单元的数量相同的第五功率单元，控制所述第五功率单元的输出电压为第二输出电压。
其中，第五功率单元可以为从第四功率单元中获取的与第三功率单元的数量对应的功率单元。
举例来说，若第三功率单元有4个，第四功率单元有5个，则可以将4个第四功率单元的输出电压设置为第二输出电压。其中，第二输出电压和第一输出电压的极性是相反的，比如，若第一输出电压为U，则第二输出电压为-U。
结合步骤207中的示例，可以将Q8、Q9、Q10、Q11、Q12中的4个第四功率单元的输出电压设置为第二输出电压。
可选的，若桥臂电流大于0，则可以在从数量较多的第四功率单元中获取与所述第三功率单元的数量相同的第五功率单元时，可以首先对各个第四功率单元对应的各个第二电池簇按照荷电状态从大到小的顺序进行排序，然后从大到小地从第四功率单元中选择出与第三功率单元的数量相同的第五功率单元。
举例来说，若Q8、Q9、Q10、Q11、Q12对应的荷电状态分别为0.5、0.6、0.4、0.25、0.7，则可以将Q8、Q9、Q10、Q11、Q12排序为Q12、Q9、Q8、Q10、Q11，若第三功率单元有4个，则可以将Q12、Q9、Q8、Q10这4个第四功率单元作为当前选择出的第五功率单元。
可选的，若桥臂电流小于或者等于0，则可以在从数量较多的第四功率单元中获取与所述第三功率单元的数量相同的第五功率单元时，可以首先对各个第四功率单元按照荷电状态从小到大的顺序进行排序，然后从小到大地从第四功率单元中选择出与第三功率单元的数量相同的第五功率单元。
举例来说，若Q8、Q9、Q10、Q11、Q12对应的荷电状态分别为0.5、0.6、0.4、0.25、0.7，则可以将Q8、Q9、Q10、Q11、Q12排序为Q11、Q10、Q8、Q9、Q12，若第三功率单元有4个，则可以将Q11、Q10、Q8、Q9这4个第四功率单元作为当前选择出的第五功率单元。
步骤209，控制所述桥臂的所述各个功率单元中所述第三功率单元、所述第五功率单元和所述第一功率单元之外的功率单元的输出电压为零电平。
需要说明的是，若桥臂中包含了12个功率单元，分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12，其中，已知Q1、Q2、Q3为第一功率单元，Q4、Q5、Q6为第三功率单元，Q7、Q8、Q9为第五功率单元，则可以将Q10、Q11、Q12的输出电压设置为零电平。
需要说明的是，上述举例仅为一种示意性说明，而不作为对本公开的限定。
步骤210，在第四功率单元的数量小于或者等于第三功率单元的情况下，控制所述第四功率单元的输出电压为第二输出电压。
举例来说，若第三功率单元有5个，第四功率单元有4个，则可以将这4个第四功率单元的输出电压设置为第二输出电压。
比如说，若桥臂中包含了12个功率单元，分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12，其中，已知Q1、Q2、Q3为第一功率单元，Q4、Q5、Q6、Q7为第四功率单元，Q8、Q9、Q10、Q11、Q12为第三功率单元，其中，由于第三功率单元有5个，第四功率单元有4个，为了使得第三功率单元和第四功率单元成对，可以将Q4、Q5、Q6、Q7的输出电压设置为第二输出电压。
步骤211，从第三功率单元中获取与第四功率单元的数量相同的第六功率单元，控制第六功率单元和所述第一功率单元的输出电压为第一输出电压。
其中，第六率单元可以为从第三功率单元中获取的与第四功率单元的数量对应的功率单元。
举例来说，若第三功率单元有5个，第四功率单元有4个，则可以将4个第三功率单元的输出电压设置为第一输出电压。其中，第二输出电压和第一输出电压的极性是相反的，比如，若第一输出电压为U，则第二输出电压为-U。
结合步骤210中的示例，可以将Q8、Q9、Q10、Q11、Q12中的4个第三功率单元的输出电压设置为第一输出电压，并将Q1、Q2、Q3的输出电压设置为第一输出电压。
可选的，若桥臂电流大于0，则可以在从数量较多的第三功率单元中获取与所述第四功率单元的数量相同的第六功率单元时，可以首先对各个第四功率单元按照荷电状态从小到大的顺序进行排序，然后从小到大地从第三功率单元中选择出与第四功率单元的数量相同的第六功率单元。
举例来说，若Q8、Q9、Q10、Q11、Q12对应的荷电状态分别为0.5、0.6、0.4、0.25、0.7，则可以将Q8、Q9、Q10、Q11、Q12排序为Q11、Q10、Q8、Q9、Q12，若第四功率单元有4个，则可以将Q11、Q10、Q8、Q9这4个第三功率单元作为当前选择出的第六功率单元。
可选的，若桥臂电流小于或者等于0，则可以在从数量较多的第三功率单元中获取与所述第四功率单元的数量相同的第六功率单元时，可以首先对各个第三功率单元按照荷电状态从大到小的顺序进行排序，然后从大到小地从第三功率单元中选择出与第四功率单元的数量相同的第六功率单元。
举例来说，若Q8、Q9、Q10、Q11、Q12对应的荷电状态分别为0.5、0.6、0.4、0.25、0.7，则可以将Q8、Q9、Q10、Q11、Q12排序为Q12、Q9、Q8、Q10、Q11，若第四功率单元有4个，则可以将Q12、Q9、Q8、Q10这4个第三功率单元作为当前选择出的第六功率单元。
步骤212，控制所述桥臂的所述各个功率单元中所述第三功率单元、所述第六功率单元和所述第一功率单元之外的功率单元的输出电压为零电平。
需要说明的是，若桥臂中包含了12个功率单元，分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12，其中，已知Q1、Q2、Q3为第一功率单元，Q4、Q5、Q6为第三功率单元，Q7、Q8、Q9为第六功率单元，则可以将Q10、Q11、Q12的输出电压设置为零电平。
需要说明的是，上述举例仅为一种示意性说明，而不作为对本公开的限定。
综上所述，若桥臂电流为正，则流经上母线电池簇(第一电池簇)电流将给对应电池簇充电，流经下母线电池簇(第二电池簇)电流将给对应电池簇放电。反之，若流入功率单元电流为负，则流经上母线电池簇电流将给对应电池簇放电，流经下母线电池簇电流将给对应电池簇充电，并且可以根据每个电池簇的荷电状态对放电和充电的条件进行选择，使得在对电压进行分配，对荷电状态进行均衡的过程非常精确，高效地解决电池簇SOC不均的问题。
为了实现上述实施例，本公开还提出一种多电池簇的电压分配装置。
图4为本公开第四实施例所提供的多电池簇的电压分配装置的结构框图。
如图4所示，该多电池簇的电压分配装置400可以包括：
获取模块410，用于获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及所述桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态，其中，所述各个电池簇包含多个第一电池簇和多个第二电池簇；
第一计算模块420，用于基于所述参考电压和所述第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量；
选择模块430，用于根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述第一功率单元；
第二计算模块440，用于基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量；
分配模块450，用于基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配。
可选的，所述第一计算模块420，具体用于：
计算所述参考电压和所述第一输出电压的比值；
基于所述比值，计算所述第一功率单元的第一数量。
可选的，选择模块430，具体用于：
按照所述荷电状态从小到大的顺序，根据所述多个第一电池簇对应的所述荷电状态，对所述多个第一电池簇对应的多个功率单元进行排序；
在所述桥臂电流大于零的情况下，基于所述多个功率单元的排序，从小到大获取所述第一数量的所述第一功率单元。
可选的，选择模块430，具体用于：
按照所述荷电状态从小到大的顺序，根据所述多个第一电池簇对应的所述荷电状态，对所述多个第一电池簇对应的多个功率单元进行排序；
在所述桥臂电流小于或者等于零的情况下，基于所述多个功率单元的排序，从大到小获取所述第一数量的所述第一功率单元。
可选的，分配模块，具体用于：
在所述第二数量小于预设阈值的情况下，控制所述第二功率单元的输出电压为零电平，控制所述第一功率单元的输出电压为第一输出电压。
可选的，分配模块，包括：
第一计算单元，用于在所述第二数量大于所述预设阈值的情况下，根据所述桥臂中各个所述电池簇的荷电状态，分别计算所述桥臂对应的多个第一电池簇的第一平均值，和所述多个第二电池簇对应的第二平均值；
判断单元，用于基于与所述桥臂电流的大小关联的预设条件和所述第二功率单元对应的电池簇的荷电状态、所述第一平均值和所述第二平均值，判断是否有满足第一预设条件的第三功率单元和满足第二预设条件的第四功率单元，所述预设条件包含所述第一预设条件和所述第二预设条件；
第一控制单元，用于在所述第三功率单元的数量小于或者等于所述第四功率单元的情况下，控制所述第三功率单元和所述第一功率单元的输出电压为第一输出电压；
第二控制单元，用于从所述第四功率单元中获取与所述第三功率单元的数量相同的第五功率单元，控制所述第五功率单元的输出电压为第二输出电压；
第三控制单元，用于控制所述桥臂的所述各个功率单元中所述第三功率单元、所述第五功率单元和所述第一功率单元之外的功率单元的输出电压为零电平。
可选的，判断单元，还用于
在所述第四功率单元的数量小于或者等于所述第三功率单元的情况下，控制所述第四功率单元的输出电压为第二输出电压；
从所述第三功率单元中获取与所述第四功率单元的数量相同的第六功率单元，控制所述第六功率单元和所述第一功率单元的输出电压为第一输出电压；
控制所述桥臂的所述各个功率单元中所述第三功率单元、所述第六功率单元和所述第一功率单元之外的功率单元的输出电压为零电平。
可选的，判断单元，具体用于：
在所述桥臂电流大于零的情况下，判断每个所述第二功率单元对应的第一电池簇的荷电状态是否大于所述第一平均值，将对应的第一电池簇的荷电状态大于所述第一平均值的第二功率单元确定为第三功率单元；
判断每个所述第二功率单元对应的第二电池簇的荷电状态是否小于所述第二平均值，将对应的第二电池簇的荷电状态小于所述第二平均值的第二功率单元确定为第四功率单元。
可选的，判断单元，具体用于：
在所述桥臂电流小于或者等于零的情况下，判断每个所述第二功率单元对应的第一电池簇的荷电状态是否小于所述第一平均值，将对应的第一电池簇的荷电状态小于所述第一平均值的第二功率单元确定为第三功率单元；
判断每个所述第二功率单元对应的第二电池簇的荷电状态是否大于所述第二平均值，将对应的第二电池簇的荷电状态大于所述第二平均值的第二功率单元确定为第四功率单元。
本公开实施例中，该装置首先获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及所述桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态，其中，所述各个电池簇包含多个第一电池簇和多个第二电池簇，然后基于所述参考电压和所述第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量，之后根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述第一功率单元，然后基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量，最后基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配。由此，可以通过电流方向和子模块电池簇荷电状态，灵活选择各功率单元输出电压大小，可进一步解决电池簇电压SOC不均的问题，在控制层面实现了电池储能***能量的精细化管理，降低导致电池簇故障发生的可能，进一步的保障独立储能电站正常运行，提升传统火电厂的灵活性和经济效益。
为了实现上述实施例，本公开还提出一种储能***控制设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的储能***控制程序，处理器执行程序时，实现如本公开前述实施例提出的多电池簇的电压分配方法。
为了实现上述实施例，本公开还提出一种非临时性计算机可读存储介质，存储有储能***控制程序，储能***控制程序被处理器执行时实现如本公开前述实施例提出的多电池簇的电压分配方法。
图5示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性计算机设备的框图。图5显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。作为一种示例，计算机设备可以为储能***控制设备。
如图5所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，***存储器28，连接不同***组件(包括***存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，***总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture；以下简称：ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture；以下简称：MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(Video Electronics StandardsAssociation；以下简称：VESA)局域总线以及***组件互连(Peripheral ComponentInterconnection；以下简称：PCI)总线。
计算机设备12典型地包括多种计算机***可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机***可读介质，例如随机存取存储器(Random Access Memory；以下简称：RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机***存储介质。仅作为举例，存储***34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如：光盘只读存储器(Compact Disc Read OnlyMemory；以下简称：CD-ROM)、数字多功能只读光盘(Digital Video Disc Read OnlyMemory；以下简称：DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(Local Area Network；以下简称：LAN)，广域网(Wide Area Network；以下简称：WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
处理单元16通过运行存储在***存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现前述实施例中提及的方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

Claims (9)

1.一种多电池簇的电压分配方法，其特征在于，包括：
获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及所述桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态，其中，所述各个电池簇包含多个第一电池簇和多个第二电池簇；
基于所述参考电压和所述第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量；
根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述第一功率单元；
基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量；
基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配；
所述基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配，包括：
在所述第二数量大于预设阈值的情况下，根据所述桥臂中各个所述电池簇的荷电状态，分别计算所述桥臂对应的多个第一电池簇的第一平均值，和所述多个第二电池簇对应的第二平均值；
基于与所述桥臂电流的大小关联的预设条件和所述第二功率单元对应的电池簇的荷电状态、所述第一平均值和所述第二平均值，判断是否有满足第一预设条件的第三功率单元和满足第二预设条件的第四功率单元，所述预设条件包含所述第一预设条件和所述第二预设条件；
在所述第三功率单元的数量小于或者等于所述第四功率单元的情况下，控制所述第三功率单元和所述第一功率单元的输出电压为第一输出电压；
从所述第四功率单元中获取与所述第三功率单元的数量相同的第五功率单元，控制所述第五功率单元的输出电压为第二输出电压；
控制所述桥臂的所述各个功率单元中所述第三功率单元、所述第五功率单元和所述第一功率单元之外的功率单元的输出电压为零电平。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述参考电压和所述第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量，包括：
计算所述参考电压和所述第一输出电压的比值；
基于所述比值，计算所述第一功率单元的第一数量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述功率单元，包括：
按照所述荷电状态从小到大的顺序，根据所述多个第一电池簇对应的所述荷电状态，对所述多个第一电池簇对应的多个功率单元进行排序；
在所述桥臂电流大于零的情况下，基于所述多个功率单元的排序，从小到大获取所述第一数量的所述第一功率单元。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述功率单元，包括：
按照所述荷电状态从小到大的顺序，根据所述多个第一电池簇对应的所述荷电状态，对所述多个第一电池簇对应的多个功率单元进行排序；
在所述桥臂电流小于或者等于零的情况下，基于所述多个功率单元的排序，从大到小获取所述第一数量的所述第一功率单元。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二数量和每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配，包括：
在所述第二数量小于预设阈值的情况下，控制所述第二功率单元的输出电压为零电平，控制所述第一功率单元的输出电压为第一输出电压。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述判断是否有满足第一预设条件的第三功率单元和满足第二预设条件的第四功率单元之后，还包括：
在所述第四功率单元的数量小于或者等于所述第三功率单元的情况下，控制所述第四功率单元的输出电压为第二输出电压；
从所述第三功率单元中获取与所述第四功率单元的数量相同的第六功率单元，控制所述第六功率单元和所述第一功率单元的输出电压为第一输出电压；
控制所述桥臂的所述各个功率单元中所述第三功率单元、所述第六功率单元和所述第一功率单元之外的功率单元的输出电压为零电平。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于与所述桥臂电流的大小关联的预设条件和所述第二功率单元对应的电池簇的荷电状态、所述第一平均值和所述第二平均值，判断是否有满足第一预设条件的第三功率单元和满足第二预设条件的第四功率单元，包括：
在所述桥臂电流大于零的情况下，判断每个所述第二功率单元对应的第一电池簇的荷电状态是否大于所述第一平均值，将对应的第一电池簇的荷电状态大于所述第一平均值的第二功率单元确定为第三功率单元；
判断每个所述第二功率单元对应的第二电池簇的荷电状态是否小于所述第二平均值，将对应的第二电池簇的荷电状态小于所述第二平均值的第二功率单元确定为第四功率单元。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于与所述桥臂电流的大小关联的预设条件和所述第二功率单元对应的电池簇的荷电状态、所述第一平均值和所述第二平均值，判断是否有满足第一预设条件的第三功率单元和满足第二预设条件的第四功率单元，包括：
在所述桥臂电流小于或者等于零的情况下，判断每个所述第二功率单元对应的第一电池簇的荷电状态是否小于所述第一平均值，将对应的第一电池簇的荷电状态小于所述第一平均值的第二功率单元确定为第三功率单元；
判断每个所述第二功率单元对应的第二电池簇的荷电状态是否大于所述第二平均值，将对应的第二电池簇的荷电状态大于所述第二平均值的第二功率单元确定为第四功率单元。
9.一种多电池簇的电压分配装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取桥臂的参考电压、桥臂电流和第一输出电压，以及所述桥臂中各个功率单元对应的各个电池簇的荷电状态，其中，所述各个电池簇包含多个第一电池簇和多个第二电池簇；
第一计算模块，用于基于所述参考电压和所述第一输出电压，计算第一功率单元的第一数量；
选择模块，用于根据所述桥臂电流的大小，从所述各个功率单元中选择所述第一数量的所述第一功率单元；
第二计算模块，用于基于所述第一数量，计算当前所述各个功率单元中剩下的第二功率单元的第二数量；
分配模块，用于基于所述第二数量、所述桥臂电流的大小以及每个所述电池簇的荷电状态，对每个所述功率单元对应的输出电压进行分配；
分配模块，包括：
第一计算单元，用于在所述第二数量大于预设阈值的情况下，根据所述桥臂中各个所述电池簇的荷电状态，分别计算所述桥臂对应的多个第一电池簇的第一平均值，和所述多个第二电池簇对应的第二平均值；
判断单元，用于基于与所述桥臂电流的大小关联的预设条件和所述第二功率单元对应的电池簇的荷电状态、所述第一平均值和所述第二平均值，判断是否有满足第一预设条件的第三功率单元和满足第二预设条件的第四功率单元，所述预设条件包含所述第一预设条件和所述第二预设条件；
第一控制单元，用于在所述第三功率单元的数量小于或者等于所述第四功率单元的情况下，控制所述第三功率单元和所述第一功率单元的输出电压为第一输出电压；
第二控制单元，用于从所述第四功率单元中获取与所述第三功率单元的数量相同的第五功率单元，控制所述第五功率单元的输出电压为第二输出电压；
第三控制单元，用于控制所述桥臂的所述各个功率单元中所述第三功率单元、所述第五功率单元和所述第一功率单元之外的功率单元的输出电压为零电平。
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