CN121663602B - 一种分体式储能系统配对方法、配对系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分体式储能系统配对方法、配对系统及存储介质。配对方法包括：基于各逆变器的额定工作频率，对各逆变器分配开关频率；控制待配对的逆变器以分配的开关频率进行空载运行，使各逆变器在对应的直流动力线上产生电流纹波；控制各电池包对直流动力线上的电流信号进行采样，获得电流信号周期；在任一电池包获取的电流信号周期满足预设条件且持续预设时间时，由该电池包向通信总线发送携带目标频率的电池待匹配帧信息；控制各逆变器接收电池待匹配帧信息；当判断任一逆变器运行时的开关频率和获取的电池待匹配帧信息中的目标频率相匹配时，控制该逆变器发送逆变匹配完成帧信息至通信总线。本方案实现了电池包与逆变器之间的准确配对。

Description

一种分体式储能系统配对方法、配对系统及存储介质

技术领域

本发明涉及电力储能技术领域，尤其是一种分体式储能系统配对方法、配对系统及存储介质。

背景技术

目前，储能系统常用于将多余的电能储存并在需要时释放，是电力系统重要组成部分。储能系统通常分为一体式和分体式两种。一体式储能系统中，电池包与逆变器绑定在一起。而分体式储能系统中，电池包与逆变器相互独立设置，二者之间不形成固定绑定关系，仅在系统组件或运行过程中通过直流动力线建立电连接。

常见的分体式储能系统中，储能单元采用独立的电池包和逆变器，通过并联方式扩展系统容量。每个储能单元在使用前需进行配对操作，确保逆变器和电池包之间能够正确匹配并建立通信连接。现有的配对方法通常采用点对点通信的方式，即每个逆变器与其对应电池包通过专用的通信线进行地址识别和配对。然而，这种方式不仅需要额外增加多条通信线路，增加了安装和接线的复杂性，同时也限制了电池包的灵活安装和扩展，尤其在分体式储能系统中尤为不便。

现有技术中，也有采用拨码开关、通信线传输协议、BMS电池管理系统进行适配等手段来实现逆变器和电池包的配对和切换。这些方法通常涉及额外的硬件和软件配置，配置过程繁琐，且系统扩展性差，特别是在面对多电池包和多逆变器并联的复杂应用场景时，仍然无法实现高效、可靠的自动配对。因此，现有技术难以提供一种在分体式储能系统中既能确保配对精度，又能简化接线和安装的自动配对方案。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种改进的配对方法，实现了电池包与逆变器之间的准确配对，不依赖繁琐的手动配置、点对点专用通信线路或复杂硬件结构，能够在多电池包、多逆变器并联的应用场景中实现高效、准确的配对，具有良好的扩展性、部署便利性及运行可靠性，适用于分体式储能系统的规模化应用。

根据本发明的第一方面，提供了一种分体式储能系统配对方法，所述分体式储能系统包括通过总线通信的多个储能单元，每个储能单元包括通过直流动力线连接的一组电池包和一台逆变器，所述配对方法包括：

基于各逆变器的额定工作频率，对各所述逆变器分配互不相同的开关频率；

控制待配对的逆变器以分配的开关频率进行空载运行，使各逆变器在对应的直流动力线上产生电流纹波；

控制各所述电池包对相连接的直流动力线上的电流信号进行采样，获得电流信号周期；

在任一所述电池包获取的电流信号周期满足预设条件且持续预设时间时，由该所述电池包向通信总线发送携带目标频率的电池待匹配帧信息，所述目标频率与所述电流信号周期相符合；

控制各所述逆变器在所述通信总线上接收所述电池待匹配帧信息；

当判断任一所述逆变器运行时的开关频率和获取的所述电池待匹配帧信息中的目标频率相匹配时，控制该逆变器发送携带相匹配的电池包信息且用于对所述电池待匹配帧信息进行校验的逆变匹配完成帧信息至通信总线。

在一些可能的实施例中，基于各逆变器的额定工作频率，对各所述逆变器分配互不相同的开关频率，包括：

获取各所述逆变器的额定工作频率f_n和所述电池包对电流纹波周期的检测误差阈值T_t；

以所述逆变器的额定工作频率f_n为基准，构造一组周期间隔至少为所述检测误差阈值T_t两倍的候选开关频率；

按照各逆变器地址顺序，从所述候选开关频率中依次选取互不相同的开关频率并分配给各逆变器。

在一些可能的实施例中，分配给各所述逆变器的开关频率f_swi满足频率限定条件：f_min≤f_swi≤f_max，f_min为所述逆变器的额定工作频率f_n的α倍，f_max为所述逆变器的额定工作频率f_n的β倍，其中，0＜α＜1，β≥1。

在一些可能的实施例中，在任一所述电池包获取的电流信号周期满足预设条件且持续预设时间时，由该所述电池包向通信总线发送携带目标频率的电池待匹配帧信息，包括：

获取电池包Bat_k采样的电流信号的信号周期T_k；

获取处于空载运行的任一逆变器Inv_k的开关频率f_swk；

在所述信号周期T_k满足预设条件且持续预设时间时，由所述电池包Bat_k向通信总线发送携带与信号周期T_k相符合的所述目标频率的电池待匹配帧信息，所述预设条件为：1/f_swk-T_t＜T_k＜1/f_swk+T_t，T_t为检测误差阈值。

在一些可能的实施例中，判断任一所述逆变器运行时的开关频率和一获取的所述电池待匹配帧信息中的目标频率相匹配，包括：

获取待匹配的逆变器Inv_i的开关频率f_swi；

获取待匹配的电池包Bat_j的所述电池待匹配帧信息中的目标频率对应的目标周期T_j;

在待匹配的逆变器Inv_i和电池包Bat_j满足匹配条件时，逆变器Inv_i和电池包Bat_j配对成功，所述匹配条件为：1/f_swi-T_t＜T_j＜1/f_swi+T_t。

在一些可能的实施例中，控制各所述电池包对相连接的直流动力线上的电流信号进行采样，获得电流信号周期，包括：

对所述电池包所在直流动力线的电流进行连续采样，获得用于表示所测电流值的多个采样点；

基于相邻采样点计算每个采样点的瞬时上升斜率；

在当前采样点前后多个瞬时上升斜率均为正值时，记录当前采样点对应的瞬时上升斜率，并对所记录的瞬时上升斜率取平均值，得到平均上升斜率；

在所述平均上升斜率处于理论上升斜率区间时，根据过零点计算电流信号周期，并根据该电流信号周期计算所述目标频率。

在一些可能的实施例中，对所述电池包所在直流动力线的电流进行连续采样，获得用于表示所测电流值的多个采样点的步骤之前，还包括如下步骤：

对所述电池包所在直流动力线的电流进行初步采样，基于初步采样的电流信号计算得到电流信号的初始周期；

对所述电池包所在直流动力线的电流进行连续采样，获得用于表示所测电流值的多个采样点的步骤中，采样间隔为所述初始周期的预设比例，所述预设比例为1/20-1/5中任一值。

在一些可能的实施例中，所述电池待匹配帧信息包括待匹配功能码、匹配校验码、各所述逆变器的通讯地址集合、所述电池包的第一通信地址、获取的所述目标频率；

所述逆变匹配完成帧信息包括匹配完成功能码、所述逆变器所属储能单元的地址、与所述逆变器相匹配的所述电池包的第一通信地址、所述逆变器的第二通信地址、分配给所述逆变器的开关频率；

在发送所述逆变匹配完成帧信息的逆变器匹配到电池包之前，所述匹配校验码为第一数值。

在一些可能的实施例中，发送所述逆变匹配完成帧信息至通信总线时，所述配对方法还包括利用所述逆变匹配完成帧信息进行匹配校验过程：

向与所述逆变匹配完成帧信息中的第一通信地址相符合的所述电池包发送所述逆变匹配完成帧信息；

当所述电池包接收到所述逆变匹配完成帧信息时，调整所述电池待匹配帧信息的匹配校验码信息以获得电池匹配完成帧信息，所述电池匹配完成帧信息中的所述匹配校验码由所述第一数值转变成所述电池包所属的编码地址；

当所述电池匹配完成帧信息中所述匹配校验码的值与所述逆变匹配完成帧信息中的所述逆变器所属储能单元的地址一致时，匹配校验成功。

根据本发明的第二方面，提供了一种配对系统，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现如前述的分体式储能系统配对方法。

根据本发明的第三方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质可储存程序指令，所述程序指令被处理器运行时可实现如前述的分体式储能系统配对方法。

根据本发明的方案，通过基于逆变器的额定工作频率向各逆变器分配互不相同的开关频率，并控制各逆变器以分配的开关频率进行空载运行，使直流动力线1上产生电流纹波，并使电池包对直流动力线上的电流信号进行采样，获得电流信号周期，在任一电池包的电流信号周期满足预设条件且持续预设时间后，由该电池包发送电池待匹配帧信息，并在任一逆变器运行时的开关频率和获取到的电池待匹配帧信息中目标频率相匹配时，由该逆变器发送逆变匹配完成帧信息，从而实现电池包与逆变器之间的自动识别与配对。通过上述技术方案，本发明方案无需为每一储能单元单独设置专用通信链路或进行人工配置，即可完成电池包与逆变器之间的配对关系建立，显著降低了系统布线复杂度和部署成本，提高了系统的安装效率和扩展能力。同时，利用直流动力线中天然存在的电流纹波作为识别载体，实现了电池包和逆变器之间的配对信息传递，避免了对额外硬件模块的依赖。此外，由于各逆变器在配对阶段采用互不相同的开关频率，使得所产生的电流纹波在频域上具有良好的可分辨性，配合电池包侧的频率检测与时间特征参数判定机制，能够有效降低误匹配概率，提高配对过程的准确性和稳定性，尤其适用于多电池包、多逆变器并联的分体式储能系统场景。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1示出了根据本发明一个实施例的分体式储能系统配对方法的示意性流程图；

图2示出了根据本发明一个实施例的分体式储能系统的示意性结构图；

图3示出了图1所示步骤S100中对各逆变器分配互不相同的开关频率的方法的示意性流程图；

图4示出了根据本发明一个实施例的储能单元的电路拓扑图；

图5示出了图1所示步骤S300的示意性流程图；

图6示出了图1所示步骤S400的示意性流程图；

图7示出了根据本发明一个实施例一电池包和一逆变器完成对配和配对校验成功时的电池待匹配帧、逆变匹配完成帧和电池完成帧的格式图；

图8示出了图1所示步骤S600的示意性流程图；

图9示出了根据本发明一个实施例的利用逆变匹配完成帧信息进行匹配校验过程的示意性流程图；

图10示出了根据本发明一个实施例的计算机设备的示意性结构图；

图中：1-直流动力线，2-通信总线，3-交流母线。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在分体式储能系统中，为实现电池包与逆变器之间的配对，本领域通常采用拨码开关、通信线传输协议、BMS电池管理系统、引入上位机配置或在软件层面进行人工或半自动配置等方式，实现电池包和逆变器之间的配对。在上述技术路线下，本领域技术人员的改进方向也主要集中于简化通信协议、减少人工配置步骤、提高通信可靠性、降低误配风险等，即围绕通信系统和控制系统的复杂度进行优化，而并未跳出以通信配置为核心的传统思路。这种长期形成的技术发展路径，使得本领域逐渐形成一种隐含的技术偏见，即认为配对问题应当通过增加或优化通信机制来解决。

与此同时，在储能系统领域，直流动力线上的电流纹波通常被视为一种不利因素，其会引起额外损耗、电磁干扰和测量误差，因此现有技术普遍致力于通过滤波、控制算法优化等方式对电流纹波进行抑制或削弱。

因此，在上述技术认知框架下，本领域技术人员通常不会考虑将电流纹波作为信息载体，更不会将其用于实现电池包与逆变器之间的配对识别。

然而，本申请的发明人突破上述技术认知框架，反向利用电流纹波作为电池包与逆变器之间的配对依据。该发明构思突破了本领域中电流纹波需被抑制的技术偏见，从而在无需额外通信线缆或人工配置的情况下完成电池包与逆变器的可靠匹配。

图1示出了根据本发明一个实施例的分体式储能系统配对方法的示意性流程图。图2示出了根据本发明一个实施例的分体式储能系统的示意性结构图。该分体式储能系统可以应用于家庭储能系统、工商业储能系统、微电网及分布式能源系统等应用场景，用于在多个电池包与多个逆变器并行接入的场景下，实现逆变器与电池包之间的自动配对。如图2所示，该分体式储能系统包括通过总线通信的多个储能单元，每个储能单元包括通过直流动力线1连接的一组电池包和一台逆变器。在图1所示的实施例中，该分体式储能系统配对方法包括如下步骤S100至步骤S600。

步骤S100：基于各逆变器的额定工作频率，对各逆变器分配互不相同的开关频率。

其中，该额定工作频率是指逆变器在工作时系统比较稳定且性能较好的工作频率。各逆变器的额定工作频率在正常运行状态下相同或相近，以满足统一的能量变换性能和电磁兼容设计要求。然而，在系统初始部署或扩容阶段，需要实现多个电池包与多个逆变器之间的一一对应配对。为此，本发明实施例在配对阶段对各逆变器的开关频率进行临时配置，使不同逆变器分别采用互不相同的开关频率运行。通过上述配置，不同逆变器在各自对应的直流动力线1上产生具有不同频率特征的电流纹波，从而为后续基于电流纹波特征的识别与配对提供可区分的物理标识。

图3示出了图1所示步骤S100中对各逆变器分配互不相同的开关频率的方法的示意性流程图。在图3所示的实施例中，该步骤S100可以包括步骤S101至步骤S103。

步骤S101：获取各逆变器的额定工作频率f_n和电池包对电流纹波周期的检测误差阈值T_t。

其中，检测误差阈值T_t表示电池包对两个不同电流纹波周期进行区分时的最小可分辨时间间隔，其由电池包的采样性能、计时精度以及信号处理能力综合决定。由于采样过程受到模数转换精度、采样频率、定时分辨率、电流传感精度、噪声干扰以及数字滤波算法等因素的影响，电池包对电流纹波周期的测量不可避免地存在一定的检测误差。为确保不同逆变器在直流动力线1上产生的电流纹波在电池包侧具有足够的可区分性，从而避免误识别与误配对，本发明实施例引入检测误差阈值T_t。

步骤S102：以逆变器的额定工作频率f_n为基准，构造一组周期间隔至少为检测误差阈值T_t两倍的候选开关频率。

由于电池包对电流纹波周期的检测存在检测误差阈值T_t，为避免不同逆变器所产生的电流纹波在电池包侧发生混淆，本发明实施例以周期差异作为区分依据，对候选开关频率进行构造。

在本发明实施例中，逆变器完成配对之后，需要以额定开关频率运行，因此在对各逆变器分配用于配对的开关频率时需要避开额定开关频率，额定开关频率f_n与周期T_n的关系为：T_n=1/f_n。并且，为了防止因两个不同逆变器之间的开关频率间隔太近，而导致后续匹配产生误差，分别给不同逆变器之间的开关频率间隔至少预设频率值，预设频率值可为两倍的T_t。具体地，构造的多个候选开关频率例如可以为：f_sw1=1/(1/f_n+2T_t)，f_sw2=1/(1/f_n+4T_t)，f_sw3=1/(1/f_n+6T_t)，...。或者，构造的多个候选开关频率例如可以为：f_sw1=1/(1/f_n-2T_t)，f_sw2=1/(1/f_n+2T_t)，f_sw3=1/(1/f_n+6T_t)。

值得说明的是，假设该分布式储能系统包括N个储能单元，N个储能单元包括N个电池包。N个逆变器按照地址排序分别选择f_sw1、f_sw2、....、f_swN作为各自的开关频率。分配给各逆变器的开关频率满足频率限定条件：f_min≤f_swi≤f_max，f_min为逆变器的额定工作频率f_n的α倍，f_max为逆变器的额定工作频率f_n的β倍，f_swi为按照地址排序第i个逆变器的开关频率，其中，0＜α＜1，β≥1。通过该频率限定条件，可以使逆变器在配对阶段所产生的电流纹波的幅值处于适于检测的合理范围内，即避免因开关频率过高而导致纹波幅值过小、信噪比降低、从而不利于电池包的可靠检测，同时避免因开关频率过低而使纹波电流幅值过大，进而超过逆变器及相关功率器件的安全工作范围。

在一些实施例中，该α例如可以为0.2、0.4、0.5、0.6、0.8或0.9。β例如可以为1、1.5或2。可以理解的是，α和β的取值可以根据具体系统的硬件性能、电流检测精度以及逆变器的耐受能力进行调整。

步骤S103：按照各逆变器地址顺序，从候选开关频率中依次选取互不相同的开关频率并分配给各逆变器。

其中，逆变器地址是指在系统中给每个逆变器分配的唯一标识符，如通信地址或硬件序号。通过这一标识符确定每个逆变器的分配顺序，确保每个逆变器都可以获得一个独特的开关频率，避免两个逆变器分配到相同的开关频率。

在配对阶段，各逆变器的开关频率在分配过程后保持不变，直至配对完成。

步骤S200，控制待配对的逆变器以分配的开关频率进行空载运行，使各逆变器在对应的直流动力线上产生电流纹波。

图4示出了根据本发明一个实施例的储能单元的电路拓扑图。如图4所示，储能单元内的电池包与逆变器通过直流动力线1连接，逆变器空载运行产生的电流纹波大小为：，其中，U_bat为电池电压，T_on为逆变器开关管的导通时间，L为逆变器电路的电感，如图4中L1。

该步骤中，控制逆变器空载运行的目的在于避免负载阻抗变化及外部扰动等因素对直流侧电流波形产生叠加影响，从而避免这些因素对电流纹波的幅值、相位及周期特征产生影响，防止由开关频率引起的电流纹波特征被掩盖或畸变。因此，通过控制逆变器空载运行，可以确保所产生的电流纹波主要由逆变器的开关动作所主导，使电流纹波的周期特征更加稳定、可预测和可区分，有利于电池包对纹波频率的准确检测与识别。

步骤S300，控制各电池包对相连接的直流动力线上的电流信号进行采样，获得电流信号周期。

需要说明的是，电流信号周期指的是对电流信号进行时域分析后得到的周期性特征时间参数，用于表征电流信号中可能存在的周期性变化趋势。具体来说，电池包采样的原始采样信号中可能包括电磁干扰、采样噪声、控制波动等非目标成分，因此，若直接基于原始采样数据进行周期计算，可能因上述非目标成分的影响而导致周期识别不稳定，从而导致无法获得准确的电流信号周期。

为了解决上述问题，在一个可选的实施例中，如图5所示，该步骤S300包括步骤S301至步骤S304。

步骤S301：对电池包所在直流动力线的电流进行连续采样，获得用于表示所测电流值的多个采样点。

在一个可选的实施例中，为保证电流信号周期特征的准确捕获，该步骤S301之前还包括：对电池包所在直流动力线1的电流进行初步采样，基于初步采样的电流信号计算得到电流信号的初始周期。该初步采样步骤通过短时间内对直流动力线1电流的快速测量，得到电流信号的粗略周期估算，作为后续精细采样的参考。

该步骤S301中，采样间隔为初始周期的预设比例，预设比例为1/20-1/5中任一值，例如为1/20、1/10或1/5。通过将采样间隔设置为初始周期的一定比例，可确保在一个电流信号周期内获得足够数量的采样点，用于计算瞬时上升斜率及周期特征，从而提高电流信号周期识别的精度和可靠性。

步骤S302：基于相邻采样点计算每个采样点的瞬时上升斜率。

其中，该瞬时上升斜率的计算方法是基于相邻采样点i_L(n)与i_L(n+1)之间的电流差除以采样间隔Δt进行计算，即通过如下公式计算获得：

；

其中，k(n)为第n个采样点的瞬时上升斜率，i_L(n)为第n个采样点的电流值，i_L(n+1)为第n+1个采样点的电流值，Δt为采样间隔。

步骤S303：在当前采样点前后多个瞬时上升斜率均为正值时，记录当前采样点对应的瞬时上升斜率，并对所记录的瞬时上升斜率取平均值，得到平均上升斜率。

该步骤中，为了从采样得到的电流信号中准确识别出由逆变器开关动作引起的有效电流信号上升沿，而非由噪声、瞬态扰动或偶发波动产生的伪上升沿，对瞬时上升斜率的连续性和符号一致性进行判别。例如，以第n个采样点为当前采样点，当满足以下条件：k(n-1)＞0，k(n)＞0且k(n+1)＞0，则仅记录当前采样点对应的瞬时上升斜率k(n)，并将其作为一个有效的电流信号上升沿斜率样本，记为：K_u(x)=k(n)，其中，x表示第x次检测到的有效上升沿。

在一个完整的电流信号检测过程中，对连续检测到的多个有效上升沿斜率进行统计，假设共记录了N个有效上升沿斜率样本，则通过如下公式计算平均上升斜率：

。

通过限定当前采样点前后多个瞬时上升斜率均为正值，可以有效排除由于噪声扰动、采样抖动或瞬态干扰引起的孤立斜率突变，避免将非电流信号特征误判为真实的电流上升沿，从而提高上升沿检测的可靠性。并且，通过仅记录满足上述连续上升条件的采样点对应的瞬时上升斜率，并对多个检测到的上升沿斜率进行平均处理，可以有效抑制单次测量中的随机误差、采样抖动及局部噪声干扰，从而得到更具代表性的电流信号上升特征。

步骤S304：在平均上升斜率处于理论上升斜率区间时，根据过零点计算电流信号周期，并根据该电流信号周期计算目标频率。

其中，理论上升斜率区间根据逆变器的工作参数及直流侧电路特性预先确定，其对应于由逆变器开关动作在直流动力线1上正常产生的电流信号的理论变化速率范围。当平均上升斜率落入该理论上升斜率区间时，表明当前采样信号主要由逆变器的开关行为引起，而非由噪声、瞬态干扰或非周期性扰动造成，从而可以认为该周期性变化的电流信号具有较高的可靠性。

通过获取相邻两个同向过零点之间的时间间隔，将该时间间隔确定为电流信号的一个周期T，电流信号的目标频率f按照如下公式计算获得：f=1/T。

步骤S400：在任一电池包获取的电流信号周期满足预设条件且持续预设时间时，由该电池包向通信总线发送携带目标频率的电池待匹配帧信息，目标频率与电流信号周期相符合。

图6示出了图1所示步骤S400的示意性流程图。如图6所示，该步骤S400包括步骤S401至步骤S403。

步骤S401：获取电池包Bat_k采样的电流信号的信号周期T_k；

步骤S402：获取处于空载运行的任一逆变器Inv_k的开关频率f_swk；

步骤S403：在信号周期T_k满足预设条件且持续预设时间时，由电池包Bat_k向通信总线发送携带与信号周期T_k相符合的目标频率的电池待匹配帧信息，预设条件为：1/f_swk-T_t＜T_k＜1/f_swk+T_t，T_t为检测误差阈值。

在本实施例中，通过将电池包Bat_k检测得到的电流信号周期T_k与任一空载运行的逆变器的开关周期1/fsw_k满足上述预设条件时，说明电池包Bat_k在直流动力线上采集的电流信息符合波纹信号特征，即表明电池包Bat_k应当与某一逆变器之间存在有效的配对关系，但是电池包Bat_k与哪一个逆变器相匹配需要后续进一步确定。进一步地，为避免由于瞬态干扰、电磁噪声或采样抖动等因素导致的误触发，本实施例设定匹配状态需持续预设时间后才触发广播行为，即发送电池待匹配帧信息，从而提高匹配判断的稳定性与可靠性。在一些可选的实施例中，该预设时间例如可以为0.5s、1s或1.5s，也可以为0.5s-1.5s中任一其他值。

在图7所示的实施例中，电池待匹配帧信息包括待匹配功能码、匹配校验码、各逆变器的通讯地址集合、电池包的第一通信地址、获取的目标频率和电池包的出厂编码。

其中，在发送逆变匹配完成帧信息的逆变器匹配到电池包之前，匹配校验码为第一数值，即该匹配校验码的初始值。待匹配功能码表示：发送一条电池待匹配帧信息的一电池包在直流动力线1到了疑似与纹波信息类似的电流信号。该电流信号与哪个逆变器发送的纹波信息相匹配还需要进一步匹配操作，当匹配成功时，表明电池包匹配到了逆变器。

其中，匹配校验码用于标识电池包与逆变器配对过程的状态，初始时，匹配校验码为第一数值，表示电池包与逆变器尚未配对完成，匹配成功后，校验码会被更新为电池包所属储能单元的单元地址，用于确认配对完成；其中第一数值可为0。通过匹配校验码的值可以有效地判断电池包与逆变器之间的配对是否成功，匹配校验码的变更是确认配对过程的重要标志。各逆变器的通讯地址集合是指系统中所有逆变器的唯一通信地址集合。每个逆变器在系统中都有一个唯一的通信地址，用于标识其在通信网络中的身份。

其中，通讯地址集合内存储着所有逆变器的通讯地址，以使所有在线的逆变器都能接收到电池包发送的电池待匹配帧信息。各逆变器在接收到一电池包发送的一电池待匹配帧信息时，各逆变器将自身的开关频率和该电池待匹配帧信息存储的目标频率进行比对，以判断是否匹配。

其中，电池包的第一通信地址是指电池包在系统中分配的唯一通信地址，通过该通信地址，逆变器能够精确地与电池包进行通信，发送或接收匹配信息。出厂编码是每个电池包和逆变器的唯一标识符或识别码，通常由制造商在产品出厂时分配，该出厂编码用于标识电池包或逆变器的型号、生产批次等信息，确保在系统中可以唯一识别该设备。

图7示意了一电池包A发送的一条电池待匹配帧信息。如图7所示，对于电池包A发送的电池待匹配帧信息，待匹配功能码这一栏填写着0xxx，表示其在直流动力线上检测到类似纹波信息的电流信号，该电流信号与哪个逆变器发送的纹波信息相匹配还需要进一步匹配操作；电池待匹配帧信息的匹配校验码为第一数值，第一数值可为0；电池包A的电池待匹配帧信息的通讯地址集合这一栏填写着所有逆变器的通讯地址集合，通讯地址集合值为0xff，表明电池包以广播方式向所有逆变器发送该电池待匹配帧信息；电池包A的电池待匹配帧信息的第一通信地址这一栏存储着电池包A自身的通信地址0x01。电池包A在直流动力线上检测到电流信息并获取关于该电流信息的目标频率值，目标频率值为0x14，表示检测到的周期性变化电流信号的对应频率为20kHz。电池包的出厂编码为0x202511211044。

步骤S500：控制各逆变器在通信总线上接收电池待匹配帧信息。

需要解释的是，通信总线2为系统中各储能单元共享的通信通道，所有逆变器均接入该通信总线2并处于监听状态。当任一电池包发送电池待匹配帧信息时，各逆变器均能够通过通信总线2接收该帧信息。通过采用总线广播的方式，使得无需预先建立电池包与逆变器之间的一对一通信关系，即可实现所有逆变器对待匹配电池包的同步感知。

S600：当判断任一逆变器运行时的开关频率和获取的电池待匹配帧信息中的目标频率相匹配时，控制该逆变器发送携带相匹配的电池包信息且用于对电池待匹配帧信息进行校验的逆变匹配完成帧信息至通信总线。

图8示出了图1所示步骤S600的示意性流程图。如图8所示，判断任一逆变器运行时的开关频率和获取的电池待匹配帧信息中的纹波频率相匹配，实现过程包括步骤S601至步骤S603。

步骤S601：获取待匹配的逆变器Inv_i的开关频率f_swi；

步骤S602：获取待匹配的电池包Bat_j的电池待匹配帧信息中的目标频率对应的目标周期T_j；

步骤S603：在待匹配的逆变器Inv_i和电池包Bat_j满足匹配条件时，逆变器Inv_i和电池包Bat_j配对成功，匹配条件为：1/f_swi-T_t＜T_j＜1/f_swi+T_t。

可理解地，待匹配的电池包Bat_j采样的电流信息符合上述预设条件后，广播其电池待匹配帧信息，当一逆变器Inv_i和电池包Bat_j满足前述匹配条件，表明逆变器Inv_i和电池包Bat_j完成初步配对，此时逆变器Inv_i会广播其逆变匹配完成帧信息。

图7还示意了一逆变器B发送的一条逆变匹配完成帧信息，逆变匹配完成帧信息包括匹配完成功能码、逆变器所属储能单元的地址、与逆变器相匹配的电池包的第一通信地址、逆变器的第二通信地址、分配给逆变器的开关频率和逆变器的出厂编码。其中，匹配完成功能码表示：发送一条电池待匹配帧信息的一电池包与一空载运行的逆变器完成了配对。逆变匹配完成帧信息的第二通信地址为逆变器的通信地址，用于标识发送该逆变匹配完成帧的逆变器身份，使电池包能够区分不同逆变器并进行对应配对。

当逆变器B未完成配对时，逆变匹配完成帧信息中的各栏信息可为空或者初始值。如图7所示，该逆变匹配完成帧信息的匹配完成功能码为0x33，表明前述电池包A发送的电池待匹配帧信息的目标频率与分配给该逆变器B的开关频率相比较，当满足前述匹配条件的，即电池包A和逆变器B完成初步配对过程。

当电池包A和逆变器B相匹配时，逆变器B的逆变匹配完成帧信息的储能单元地址这一栏的数值为1，且逆变器B的逆变匹配完成帧信息的第一通信地址为逆变器B相匹配的电池包A的通讯地址，如0x01，后续逆变器B可通过第一通信地址0x01将逆变匹配完成帧发送给电池包A。对于逆变器B的逆变匹配完成帧信息，第二通讯地址这一栏存储着逆变器B自身的通信地址0x03。开关频率这一栏存储着分配给逆变器B在空载运行时的开关频率0x14，0x14可表示为20kHz的开关频率，逆变器B的出厂编码为0x202511211122。

图9示出了根据本发明一个实施例的利用逆变匹配完成帧信息进行匹配校验过程的示意性流程图。如图9所示，该配对方法还可以包括步骤S700至步骤S900。

步骤700：向与逆变匹配完成帧信息中的第一通信地址相符合的电池包发送逆变匹配完成帧信息。

其中，第一通信地址是逆变器在配对过程中用来标识目标电池包的地址，例如COM地址或者在总线系统中的唯一标识符。

步骤S800：当电池包接收到逆变匹配完成帧信息时，调整电池待匹配帧信息的匹配校验码信息以获得电池匹配完成帧信息，电池匹配完成帧信息中的匹配校验码由第一数值转变成电池包所属的编码地址。

电池匹配完成帧信息包括匹配完成功能码、匹配校验码、目标地址、第一通信地址、目标频率和出厂编码。其中，匹配完成功能码由待匹配功能码变化得出。电池匹配完成帧信息中的目标地址为与该电池包完成匹配确认的逆变器的第二通信地址，用于指示该电池匹配完成帧信息的接收对象，从而完成配对流程的最终确认。

电池包1向所属单元地址1发送电池包匹配完成帧，逆变器2接收到电池包匹配完成帧后将开关频率跳转至额定工作功率。

步骤S900：当电池匹配完成帧信息中匹配校验码的值与逆变匹配完成帧信息中的逆变器所属储能单元的地址一致时，匹配校验成功。

图7还示意了电池包A和逆变器B完成匹配校验成功后电池包A发送的电池匹配完成帧。当逆变器B接收到电池包A发送的电池待匹配完成帧信息时，通过逆变器B自身的开关频率值和电池包A的电池待匹配完成帧信息的目标频率进行比对，当满足前述匹配条件时，逆变器B通过总线通信方式向电池包A发送逆变匹配完成帧信息。当电池包A和逆变器B匹配校验成功后，电池包A的电池待匹配帧信息转变成了电池匹配完成帧信息，其转变过程具体为：

电池包A的电池待匹配帧信息由待匹配完成功能码0xxx变成匹配完成功能码0x33，与逆变匹配完成帧中的匹配完成功能码保持一致，表示该电池包A与该逆变器B目前形成初步配对关系，需要进一步进行匹配校验过程；电池包A的电池待匹配帧信息的匹配校验码从初始值0变成了电池包A所属储能单元的编码地址1，当此编码地址1与逆变器B的逆变匹配完成帧信息中的储能单元地址的值相同时，表示匹配校验成功。此后，电池包A的电池待匹配帧信息从原来的代表所有逆变器的通讯地址集合0xff变成了与电池包A相匹配的逆变器B的通讯地址，从图7也可以看出，逆变器B的逆变匹配完成帧的第二通信地址和电池包A的电池匹配完成帧信息的目标地址是相同的；同时，电池匹配完成帧的目标频率值0x14保持不变；电池包A的出厂编码为0x202511211044。

该步骤中，电池包通过将电池待匹配帧中的待匹配完成功能码更新为电池匹配完成帧的匹配完成功能码，并使其与逆变匹配完成帧中的匹配完成功能码保持一致，以标识该电池包与发送一逆变匹配完成帧的逆变器建立初步配对关系；并且，电池包的电池待匹配帧信息的匹配校验码从初始值更新为该电池包所属储能单元的编码地址，并通过该编码地址与逆变器的逆变匹配完成帧信息中的储能单元地址进行一致性校验，以确认配对结果的有效性；在匹配校验成功后，将电池待匹配帧信息中原来表示所有逆变器的通讯地址集合更新为与该电池包相匹配的逆变器的具体通讯地址，以确认电池包与逆变器的配对关系。完成该步骤后，电池包退出匹配检测模式，进入正常工作模式，随时准备与配对的逆变器进行通信和数据交换。

本发明实施例的方案，通过基于逆变器的额定工作频率向各逆变器分配互不相同的开关频率，并控制各逆变器以分配的开关频率进行空载运行，使直流动力线1上产生电流纹波，并使电池包对直流动力线上的电流信号进行采样，获得电流信号周期，在任一电池包的电流信号周期满足预设条件且持续预设时间后，由该电池包发送电池待匹配帧信息，并在任一逆变器运行时的开关频率和获取到的电池待匹配帧信息中目标频率相匹配时，由该逆变器发送逆变匹配完成帧信息，再进行后续的电池包和逆变器的一致性匹配校验，从而实现电池包与逆变器之间的自动识别与配对。通过上述技术方案，本发明方案无需为每一储能单元单独设置专用通信链路或进行人工配置，即可完成电池包与逆变器之间的配对关系建立，显著降低了系统布线复杂度和部署成本，提高了系统的安装效率和扩展能力。同时，利用直流动力线1中天然存在的电流纹波作为识别载体，实现了电池包和逆变器之间的配对信息传递，避免了对额外硬件模块的依赖。此外，由于各逆变器在配对阶段采用互不相同的开关频率，使得所产生的电流纹波在频域上具有良好的可分辨性，配合电池包侧的频率检测与时间特征参数判定机制，能够有效降低误匹配概率，提高配对过程的准确性和稳定性，尤其适用于多电池包、多逆变器并联的分体式储能系统场景。

在一个示例性的实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口(Input/Output，简称I/O）和通信接口。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储对应的数据等。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种分体式储能系统配对方法。

本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，还提供了一种配对系统，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，该程序指令被处理器运行时可实现上述各方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性存储器和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ResistiveRandomAccessMemory，ReRAM）、磁变存储器（MagnetoresistiveRandomAccessMemory，MRAM）、铁电存储器（FerroelectricRandomAccessMemory，FRAM）、相变存储器（PhaseChangeMemory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（RandomAccessMemory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（StaticRandomAccessMemory，SRAM）或动态随机存取存储器（DynamicRandomAccessMemory，DRAM）等。本申请提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器、人工智能（ArtificialIntelligence，AI）处理器等，不限于此。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种分体式储能系统配对方法，其特征在于，所述分体式储能系统包括通过总线通信的多个储能单元，每个储能单元包括通过直流动力线连接的一组电池包和一台逆变器，所述配对方法包括：

基于各逆变器的额定工作频率，对各所述逆变器分配互不相同的开关频率；

控制待配对的逆变器以分配的开关频率进行空载运行，使各逆变器在对应的直流动力线上产生电流纹波；

控制各所述电池包对相连接的直流动力线上的电流信号进行采样，获得电流信号周期；

在任一所述电池包获取的电流信号周期满足预设条件且持续预设时间时，由该所述电池包向通信总线发送携带目标频率的电池待匹配帧信息，所述目标频率与所述电流信号周期相符合；

其中，在任一所述电池包获取的电流信号周期满足预设条件且持续预设时间时，由该所述电池包向通信总线发送携带目标频率的电池待匹配帧信息，包括：获取电池包Bat_k采样的电流信号周期T_k；获取处于空载运行的任一逆变器Inv_i的开关频率f_swi；在所述信号周期T_k满足预设条件且持续预设时间时，由所述电池包Bat_k向通信总线发送携带与信号周期T_k相符合的所述目标频率的电池待匹配帧信息，所述预设条件为：1/f_swi-T_t＜T_k＜1/f_swi+T_t，T_t为检测误差阈值；

控制各所述逆变器在所述通信总线上接收所述电池待匹配帧信息；

当判断任一所述逆变器运行时的开关频率和获取的所述电池待匹配帧信息中的目标频率相匹配时，控制该逆变器发送携带相匹配的电池包信息且用于对所述电池待匹配帧信息进行校验的逆变匹配完成帧信息至通信总线；

其中，判断任一所述逆变器运行时的开关频率和获取的所述电池待匹配帧信息中的目标频率相匹配，包括：获取待匹配的逆变器Inv_i的开关频率f_swi；获取待匹配的电池包Bat_j的所述电池待匹配帧信息中的目标频率对应的目标周期T_k;在待匹配的逆变器Inv_i和电池包Bat_j满足匹配条件时，逆变器Inv_i和电池包Bat_j配对成功，所述匹配条件为：1/f_swi-T_t＜T_j＜1/f_swi+T_t。

2.根据权利要求1所述的配对方法，其特征在于，基于各逆变器的额定工作频率，对各所述逆变器分配互不相同的开关频率，包括：

获取各所述逆变器的额定工作频率f_n和所述电池包对电流信号周期的检测误差阈值T_t；

以所述逆变器的额定工作频率f_n为基准，构造一组周期间隔至少为所述检测误差阈值T_t两倍的候选开关频率；

按照各逆变器地址顺序，从所述候选开关频率中依次选取互不相同的开关频率并分配给各逆变器。

3.根据权利要求2所述的配对方法，其特征在于，分配给各所述逆变器的开关频率f_swi满足频率限定条件：f_min≤f_swi≤f_max，f_min为所述逆变器的额定工作频率f_n的α倍，f_max为所述逆变器的额定工作频率f_n的β倍，其中，0＜α＜1，β≥1。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的配对方法，其特征在于，控制各所述电池包对相连接的直流动力线上的电流信号进行采样，获得电流信号周期，包括：

对所述电池包所在直流动力线的电流进行连续采样，获得用于表示所测电流值的多个采样点；

基于相邻采样点计算每个采样点的瞬时上升斜率；

在当前采样点前后多个瞬时上升斜率均为正值时，记录当前采样点对应的瞬时上升斜率，并对所记录的瞬时上升斜率取平均值，得到平均上升斜率；

在所述平均上升斜率处于理论上升斜率区间时，根据过零点计算电流信号周期，并根据该电流信号周期计算所述目标频率。

5.根据权利要求4所述的配对方法，其特征在于，对所述电池包所在直流动力线的电流进行连续采样，获得用于表示所测电流值的多个采样点的步骤之前，还包括如下步骤：

对所述电池包所在直流动力线的电流进行初步采样，基于初步采样的电流信号计算得到电流信号的初始周期；

对所述电池包所在直流动力线的电流进行连续采样，获得用于表示所测电流值的多个采样点的步骤中，采样间隔为所述初始周期的预设比例，所述预设比例为1/20-1/5中任一值。

6.根据权利要求1-3和5中任一项所述的配对方法，其特征在于，所述电池待匹配帧信息包括待匹配功能码、匹配校验码、各所述逆变器的通讯地址集合、所述电池包的第一通信地址、获取的所述目标频率；

所述逆变匹配完成帧信息包括匹配完成功能码、所述逆变器所属储能单元的地址、与所述逆变器相匹配的所述电池包的第一通信地址、所述逆变器的第二通信地址、分配给所述逆变器的开关频率；

在发送所述逆变匹配完成帧信息的逆变器匹配到电池包之前，所述匹配校验码为第一数值。

7.根据权利要求6所述的配对方法，其特征在于，发送所述逆变匹配完成帧信息至通信总线时，所述配对方法还包括利用所述逆变匹配完成帧信息进行匹配校验过程：

向与所述逆变匹配完成帧信息中的第一通信地址相符合的所述电池包发送所述逆变匹配完成帧信息；

当所述电池包接收到所述逆变匹配完成帧信息时，调整所述电池待匹配帧信息的匹配校验码信息以获得电池匹配完成帧信息，所述电池匹配完成帧信息中的所述匹配校验码由所述第一数值转变成所述电池包所属的编码地址；

当所述电池匹配完成帧信息中所述匹配校验码的值与所述逆变匹配完成帧信息中的所述逆变器所属储能单元的地址一致时，匹配校验成功。

8.一种配对系统，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-7中任一项所述的分体式储能系统配对方法。

9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质可储存程序指令，所述程序指令被处理器运行时可实现如权利要求1-7中任一项所述的分体式储能系统配对方法。