國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作江蘇中心 顏 匯

軟開(kāi)關(guān)諧振變換器專(zhuān)利技術(shù)研究綜述

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軟開(kāi)關(guān)，顧名思義，就是相對(duì)于硬開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)的一個(gè)概念，其可以降低開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通關(guān)斷損耗，并且也可以幫助解決由于電力電子技術(shù)走向高頻化、大容量化等帶來(lái)的一系列例如電磁干擾、諧波污染、紋波大、功率因數(shù)低等問(wèn)題。而諧振變換器就是利用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能變換的一種變換器，也是使用非常廣泛的一類(lèi)變換器，它利用電路中的電感和電容等組件的諧振過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)過(guò)程。由于諧振回路的電流是正弦波，這就使流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流變?yōu)檎也ǎ瑴p小開(kāi)關(guān)損耗。諧振變換器可以有效的降低開(kāi)關(guān)管工作時(shí)的導(dǎo)通或關(guān)斷損耗，可以幫助變換器提高變換器的工作頻率，同時(shí)也可以幫助提高變換器的工作效率，此外，也可以在很大程度上幫助降低變換器的體積和總重量等，因此，諧振變換器從一出現(xiàn)就得到了飛快的發(fā)展，其應(yīng)用也將會(huì)越來(lái)越廣泛。本文主要以DWPI專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)以及CNABS數(shù)據(jù)庫(kù)中的檢索結(jié)果為分析樣本，從專(zhuān)利文獻(xiàn)的視角對(duì)諧振變換器技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了全面的統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了與諧振變換器相關(guān)的國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利的申請(qǐng)趨勢(shì)、主要申請(qǐng)人分布以及針對(duì)具體的LLC諧振變換器、LCC諧振變換器以及LCL諧振變換器技術(shù)的發(fā)展路線做了一定的分析，并從中得到一定的規(guī)律。

諧振；變換器；申請(qǐng)趨勢(shì)；發(fā)展路線

1.軟開(kāi)關(guān)諧振變換器的分類(lèi)及其典型拓?fù)?/h2>

利用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力電能變換的變換器實(shí)際上是利用電感和電容來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷過(guò)程進(jìn)行干預(yù)，一開(kāi)始采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是利用有損緩沖電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。從能量轉(zhuǎn)移的角度來(lái)看，它就是利用緩沖電路來(lái)將開(kāi)關(guān)導(dǎo)通關(guān)斷過(guò)程中的損耗消耗掉，從而可以在一定程度上改善開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)條件。然而采用上述方法對(duì)變換器提高變換效率方面并沒(méi)有什么幫助，甚至更糟時(shí)還會(huì)有可能使效率有所降低。目前所研究的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已經(jīng)放棄采用上述有損緩沖電路，而是真正減小開(kāi)關(guān)損耗，不是開(kāi)關(guān)損耗的轉(zhuǎn)移。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的分類(lèi)示意圖如圖1所示：

圖1 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)分類(lèi)示意圖

由上面的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的分類(lèi)圖表可以看出，利用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能變換的變換器有很多種，而利用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能變換的諧振變換器是其中非常重要使用也非常廣泛的一種，而對(duì)于其中的諧振變換器，根據(jù)不同的分類(lèi)方式如根據(jù)電感和電容在電路中的連接方式或者它們?cè)陔娐分泄ぷ鲿r(shí)的頻率或者電路中的工作電流是連續(xù)還是斷續(xù)等可以把諧振變換器也分成很多種，如圖2所示。

圖2 諧振變換器技術(shù)分類(lèi)示意圖

2.諧振變換器專(zhuān)利申請(qǐng)發(fā)展?fàn)顩r

2.1萌芽期（1990年之前）（見(jiàn)圖3）

圖3 1990年之前專(zhuān)利申請(qǐng)量

2.2平穩(wěn)增長(zhǎng)期（1990-1999年）

由圖4可見(jiàn)，從1990年開(kāi)始，關(guān)于諧振變換器的專(zhuān)利每年的申請(qǐng)量明顯比1990年之前的申請(qǐng)量多，平均每年都保持在200-300件左右。在該階段，國(guó)外有關(guān)諧振變換器的申請(qǐng)量的發(fā)展總體趨勢(shì)趨于平穩(wěn)增長(zhǎng)。

圖4 1990-1999年間專(zhuān)利申請(qǐng)量

圖5 2000-2009年間專(zhuān)利申請(qǐng)量

2.3快速增長(zhǎng)期（2000-2009年）

由圖5可見(jiàn)，從2000年開(kāi)始，諧振變換器的申請(qǐng)量相比前兩個(gè)階段都出現(xiàn)了快速增長(zhǎng)，平均每年達(dá)到了400-500件，這也從一個(gè)側(cè)面證明了隨著時(shí)代和工業(yè)的發(fā)展，諧振變換器的應(yīng)用以及其優(yōu)勢(shì)被越來(lái)越多的認(rèn)可，在工業(yè)發(fā)展和應(yīng)用中研究和應(yīng)用諧振變換器成為越來(lái)越多的公司關(guān)注的重點(diǎn)，正是由于諧振變換器的種種優(yōu)點(diǎn)，使得這一階段諧振變換器迅猛發(fā)展。

圖6 LLC諧振變換器重要專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展圖

圖7 LCC諧振變換器重要專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展圖

3.典型諧振變換器專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展分析

LLC諧振變換器重要專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展圖如圖6所示。

LCC諧振變換器重要專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展圖如圖7所示。

4.結(jié)語(yǔ)

軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是一項(xiàng)減小開(kāi)關(guān)管損耗的技術(shù)，而諧振技術(shù)屬于軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的一種，也是一種非常重要的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的零電壓零電流開(kāi)通和零電壓零電流關(guān)斷，軟開(kāi)關(guān)諧振變換器是利用了軟開(kāi)關(guān)諧振技術(shù)的一種變換器，國(guó)內(nèi)外對(duì)于軟開(kāi)關(guān)諧振變換器方面申請(qǐng)了大量專(zhuān)利，本文就對(duì)軟開(kāi)關(guān)諧振變換器技術(shù)的發(fā)展從專(zhuān)利的角度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并從中得到了一定的規(guī)律，希望能對(duì)國(guó)內(nèi)的研究軟開(kāi)關(guān)諧振變換器技術(shù)的申請(qǐng)人有一定的幫助作用。

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顏匯，畢業(yè)于南京理工大學(xué)光電工程與信息技術(shù)學(xué)院，現(xiàn)供職于國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作江蘇中心。