发明创造名称：一种单级光伏并网逆变器及其控制方法和应用
外观设计名称：
决定号：186294
决定日：2019-08-07
委内编号：1F263730
优先权日：
申请（专利）号：201410335465.2
申请日：2014-07-15
复审请求人：阳光电源股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：刘勇
合议组组长：郑丽芬
参审员：庄惠敏
国际分类号：H02J3/38
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近的现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，所述区别技术特征属于本领域的公知常识，则该权利要求不具有突出的实质性特点，不具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201410335465.2，名称为“一种单级光伏并网逆变器及其控制方法和应用”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为阳光电源股份有限公司，申请日为2014年07月15日，公开日为2014年11月19日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年07月10日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：2017年05月11日提交的权利要求第1-9项；申请日2014年07月15日提交的说明书第1-6页、说明书附图第1页、说明书摘要、摘要附图。
驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1.一种单级光伏并网逆变器，包括DC-AC逆变电路，所述DC-AC逆变电路的输出连接至交流电网，其特征在于，还包括串联连接在光伏阵列和所述DC-AC逆变电路之间的DC-DC升压电路，以及旁路元件；
所述旁路元件与所述DC-DC升压电路并联；
所述DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc小于所述DC-AC逆变电路的额定功率容量Pac；
具体为：Pdc≤0.5Pac。
2.根据权利要求1所述的单级光伏并网逆变器，其特征在于，
所述单级光伏并网逆变器还包括控制电路，所述控制电路用来控制所述旁路元件的断开和接通；
当所述光伏阵列的最大功率点电压值Upv_mppt小于所述交流电网电压峰值时，或者，当所述光伏阵列输出功率Ppv小于所述DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc时，所述控制电路控制所述旁路元件断开，所述DC-DC升压电路工作；
当所述光伏阵列的最大功率点电压Upv_mppt不小于所述交流电网电压峰值时，或者，当所述光伏阵列的输出功率Ppv不小于所述DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc时，所述控制电路控制所述旁路元件的接通，所述DC-DC升压电路不工作。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的单级光伏并网逆变器，其特征在于，所述旁路元件为电动开关或高压直流继电器或高压MOSFET或高压IGBT。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的单级光伏并网逆变器，其特征在于，所述DC-AC逆变电路采用两电平拓扑或多电平拓扑。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的单级光伏并网逆变器，其特征在于，所述DC-AC逆变电路为三相或单相逆变电路。
6.一种应用于权利要求1至5中任一项所述的单级光伏并网逆变器中的DC-DC升压电路。
7.一种光伏发电系统，包括光伏阵列以及权利要求1至5中任一项所述的单级光伏并网逆变器。
8.一种应用于权利要求1所述的单级光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
获得所述光伏阵列的最大功率点电压值Upv_mppt；
获得所述光伏阵列的输出功率Ppv；
比较所述光伏阵列的最大功率点电压值Upv_mppt与所述交流电网电压峰值的大小；
比较所述光伏阵列的输出功率Ppv与所述DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc的大小；
根据比较结果控制所述旁路元件的接通和断开以及所述DC-DC升压电路是否工作。
9.根据权利要求8所述的单级光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于，根据比较结果控制所述旁路元件的接通和断开以及所述DC-DC升压电路是否工作包括：
当所述光伏阵列的最大功率点电压值Upv_mppt小于所述交流电网电压峰值时，或者，当所述光伏阵列输出功率Ppv小于所述DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc时，控制所述旁路元件断开，所述DC-DC升压电路工作；
当所述光伏阵列的最大功率点电压Upv_mppt不小于所述交流电网电压峰值时，或者，当所述光伏阵列的输出功率Ppv不小于所述DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc时，控制所述旁路元件接通，所述DC-DC升压电路不工作。”
驳回决定中引用如下对比文件：
对比文件1：CN201352761Y，公告日为2009年11月25日；
对比文件2：CN101902145A，公开日为2010年12月01日；
对比文件3：基于太阳能发电与蓄电池技术的混合电力调节器系统，杨钦慧，电世界，2010年第9期，公开日为2010年09月30日。
驳回决定的主要理由是：1、独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc小于所述DC-AC逆变电路的额定功率容量Pac，Pdc≤0.5Pac。上述区别技术特征部分被对比文件3公开且所起作用相同，其余部分属于本领域的公知常识。因此，权利要求1不具备创造性。2、从属权利要求2的附加技术特征部分被对比文件1公开，部分被对比文件2公开且所起作用相同，其余部分是本领域技术人员容易想到的；从属权利要求3-4的附加技术特征部分被对比文件2公开，其余部分是本领域技术人员容易想到的；从属权利要求5的附加技术特征被对比文件2公开。因此，权利要求2-5不具备创造性。3、独立权利要求6请求保护一种应用于权利要求1至5中任一项所述的单级光伏并网逆变器中的DC-DC升压电路，独立权利要求7请求保护一种包括权利要求1至5任一项所述的单级光伏并网逆变器的光伏发电系统，在权利要求1-5不具备创造性、且其余技术特征被对比文件1公开的情况下，独立权利要求6-7不具备创造性。4、独立权利要求8请求保护一种应用于权利要求1所述的单级光伏并网逆变器的控制方法，该控制方法的特征部分中的部分特征被对比文件2公开且所起作用相同，其余部分特征属于本领域的公知常识。在引用的权利要求1不具备创造性情况下，独立权利要求8不具备创造性。5、从属权利要求9的附加技术特征部分被对比文件1公开，部分被对比文件2公开且所起作用相同，其余部分是本领域技术人员容易想到的。因此，从属权利要求9不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年10月24日向国家知识产权局提出了复审请求，未对申请文件进行修改；针对2018年11月05日发出的复审请求补正通知书，复审请求人于2018年11月07日提交了复审无效宣告程序补正书与复审请求书。
复审请求人认为：本申请中的DC-DC不需要一直工作，允许DC-DC的额定功率小于光伏电池的额定功率，尽管DC-DC升压电路的额定功率小于光伏阵列的额定功率，但是不会限制光伏阵列的发电，因为光伏阵列的电能高时，可以不经过DC-DC直接进入DC-AC逆变电路， DC-DC升压电路的额定功率容量小于DC-AC的额定功率容量是为了在保证发电效率的前提下，降低成本。因此，权利要求1-9具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年12月20日依法受理了该复审请求，并将其转送至国家知识产权局实质审查部门进行前置审查。
国家知识产权局实质审查部门在前置审查意见书中认为：对比文件1的DC/DC同样不必一直工作，只在小功率的时候工作，相应设置较小额定功率的DC/DC是容易想到的；对比文件3涉及DC/DC U2的额定功率比DC/AC U1的额定功率小，DC/DC U4对DC/DC U2的电压输入进行能量补偿以抑制波动，DC/DC U2的额定功率始终保持在3KW,是小于DC/AC U1的额定功率的，本领域技术人员容易想到通过合理对DC/DC的额定功率进行设置，实现降低成本。因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年05月05日向复审请求人发出复审通知书，该复审通知书中引用了驳回决定中引用的对比文件1和2，具体指出：1、权利要求1与对比文件1的区别技术特征是：DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc小于所述DC-AC逆变电路的额定功率容量Pac, Pdc≤0.5Pac。上述区别技术特征属于本领域的公知常识。因此，权利要求1不具备创造性。2、从属权利要求2的附加技术特征部分被对比文件1公开，部分被对比文件2公开且所起作用相同，其余部分是本领域技术人员容易想到的；从属权利要求3-4的附加技术特征部分被对比文件2公开，其余部分属于本领域技术人员的基本技能；从属权利要求5的附加技术特征被对比文件2公开。因此，权利要求2-5不具备创造性。3、权利要求6请求保护一种应用于权利要求1至5中任一项所述的单级光伏并网逆变器中的DC-DC升压电路，权利要求7请求保护一种光伏发电系统，对比文件1公开了一种单级光伏并网逆变器中的DC-DC升压电路以及太阳能发电系统。在引用的权利要求1-5不具备创造性情况下，权利要求6-7不具备创造性。4、权利要求8请求保护一种应用于权利要求1所述的单级光伏并网逆变器的控制方法，该控制方法的特征部分中的部分特征被对比文件1公开、部分特征被对比文件2公开且所起作用相同、其余部分特征属于本领域的公知常识。在引用的权利要求1不具备创造性情况下，权利要求8不具备创造性。5、从属权利要求9的附加技术特征部分被对比文件1公开，部分被对比文件2公开且所起作用相同，其余部分是本领域技术人员容易想到的。因此，权利要求9不具备创造性。6、针对复审请求人的意见陈述，合议组认为：对比文件1的DC-DC升压电路是在输入电压较低时工作，在输入电压较高时不工作，同样不会限制太阳能电池的发电，这与本申请是一致的；为了保证光伏并网电路的正常工作，防止电路器件出现损坏，DC-DC升压电路和DC-AC逆变器的额定功率不能小于光伏阵列的输出功率；当电路中存在前级（如DC-DC升压电路）和后级电路器件（如DC-AC逆变器）时，前级电路器件的额定功率容量一般不大于后级电路器件的额定功率容量，否则当前级电路器件满载运行时，容易造成后级电路器件的输入功率超出后级电路器件正常工作的范围，会造成后级电路器件故障损坏，并且电路器件的额定功率容量越大，其经济成本就越大，而降低成本是本领域技术人员的普遍追求，因此本领域技术人员有能力设计DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc小于DC-AC逆变电路的额定功率容量Pac，Pdc≤0.5Pac，上述设计所带来的技术效果是可以预见的。
复审请求人于2019年06月04日提交了复审无效宣告程序意见陈述书，未对申请文件进行修改。复审请求人提交的意见陈述与提交复审请求时的意见陈述相同，即：对比文件3与本申请存在诸多区别，且本申请中的DC-DC不需要一直工作，允许DC-DC的额定功率小于光伏电池的额定功率，尽管DC-DC升压电路的额定功率小于光伏阵列的额定功率，但是不会限制光伏阵列的发电，因为光伏阵列的电能高时，可以不经过DC-DC直接进入DC-AC逆变电路， DC-DC升压电路的额定功率容量小于DC-AC的额定功率容量是为了在保证发电效率的前提下，降低成本。因此，权利要求1-9具备创造性。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人在复审程序中未对申请文件进行修改。本复审请求审查决定所针对的审查文本为驳回决定所针对的文本，即：2017年05月11日提交的权利要求第1-9项；申请日2014年07月15日提交的说明书第1-6页、说明书附图第1页、说明书摘要、摘要附图。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近的现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，所述区别技术特征属于本领域的公知常识，则该权利要求不具有突出的实质性特点，不具备创造性。
本复审请求审查决定所引用的对比文件与复审通知书、驳回决定中所引用的对比文件1、2相同，即：
对比文件1：CN201352761Y，公告日为2009年11月25日；
对比文件2：CN101902145A，公开日为2010年12月01日。
2.1、权利要求1请求保护一种单级光伏并网逆变器，对比文件1公开了一种升压电路拓扑结构，涉及单级光伏并网逆变器，并具体公开了以下技术内容（参见说明书第1-2页，附图1）：包括逆变电路(即DC-AC逆变电路)，所述逆变电路的输出连接至交流电网，还包括串联连接在太阳能电池和所述逆变电路之间的DC-DC升压电路，以及接触器1（即旁路元件）； 所述接触器1与所述DC-DC升压电路并联。
权利要求1与对比文件1的区别技术特征是：DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc小于所述DC-AC逆变电路的额定功率容量Pac, Pdc≤0.5Pac。
基于上述区别技术特征可以确定，权利要求1实际解决的技术问题是：如何保证电能可靠传输的同时降低成本。
针对上述区别技术特征，当电路中存在前级和后级电路器件时，前级电路器件的额定功率容量一般不大于后级电路器件的额定功率容量，否则当前级电路器件满载运行时，容易造成后级电路器件的输入功率超出后级电路器件正常工作的范围，会造成后级电路器件故障损坏，并且电路器件的额定功率容量越大，其经济成本就越大，因此，设计DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc小于DC-AC逆变电路的额定功率容量Pac，属于本领域的惯用技术手段，而选择Pdc≤0.5Pac也是本领域技术人员根据实际设计需要容易做出的选择。
因此，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识而得到该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2、权利要求2是权利要求1的从属权利要求。对比文件1公开了（参见说明书第1-2页，附图1）：还包括控制电路，所述控制电路用来控制接触器1（即旁路元件）的断开和接通；当检测输入电压较低时，接触器1处于断开位置，输入侧直流电压经Boost升压电路升高后供后备电路使用；当直流开路电压足够时，接触器1导通，将DC-DC升压电路旁路，输入侧直流电压直接接入逆变电路，此时DC-DC升压电路不工作。可见，部分附加技术特征已被对比文件1公开。
对比文件2公开一种太阳能逆变器和控制方法，并具体公开了以下技术内容（参见说明书第[0014]-[0023]段，附图1-5）：发电系统确定用于生成正弦电流的阈值电压，并确定在最大功率产生的PV模块的输出电压是否高于阈值电压，在PV模块的输出电压小于阈值电压时将来自PV模块的功率升压以达到阈值电压电平，并将所升压的功率变换成AC功率，在PV模块的输出电压高于或等于阈值电压时旁路升压并直接将来自PV模块的功率变换成AC功率。可见，对比文件2给出了在最大功率输出的PV模块电压不小于某一阈值时旁路升压电路，小于时接通升压电路的技术启示。根据实际场合需要，本领域技术人员有能力将阈值具体设置为交流电网电压峰值。
此外，光伏并网为了追求最大输入功率，需要对输入电压进行调节，在电流一定时，功率随电压的增大而增大，在对比文件1公开的内容基础上，本领域技术人员容易想到当所述光伏阵列输出功率Ppv小于所述DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc时，所述控制电路控制所述旁路元件断开，所述DC-DC升压电路工作；当所述光伏阵列的输出功率Ppv不小于所述DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc时，所述控制电路控制所述旁路元件的接通，DC-DC升压电路不工作。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域的公知常识而得到该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求2不具备创造性。
2.3、权利要求3是权利要求1-2任一项的从属权利要求。对比文件2公开了以下技术内容（参见说明书第[0014]-[0023]段，附图1-5）：旁路电路包括功率二极管或受电压控制的开关（即电动开关），功率二极管包括碳化硅二极管。而高压直流继电器、高压MOSFET、高压IGBT均是常见的旁路元件，根据实际场合需要进行选择，属于本领域技术人员的基本技能。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求3不具备创造性。
2.4、权利要求4是权利要求1-2任一项的从属权利要求。对比文件2公开了以下技术内容（参见说明书第[0004]段）：DC-AC多电平逆变器。根据实际场合需要，设计DC-AC逆变电路采用两电平拓扑，属于本领域技术人员的基本技能。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求4不具备创造性。
2.5、权利要求5是权利要求1-2任一项的从属权利要求。对比文件2公开了以下技术内容（参见附图2）：三相逆变器48。对比文件2还公开了以下技术内容（参见说明书第[0014]段）：可以采用多个单相变换器来替换电网侧三相变换器。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求5不具备创造性。
2.6、权利要求6请求保护一种应用于权利要求1至5中任一项所述的单级光伏并网逆变器中的DC-DC升压电路，对比文件1（参见说明书第1-2页，附图1）公开了一种单级光伏并网逆变器中的DC-DC升压电路。因此，在权利要求1-5不具备创造性的情况下，权利要求6不具备创造性。
2.7、权利要求7请求保护一种光伏发电系统，对比文件1（参见说明书第1-2页，附图1）公开了一种太阳能发电系统，其包括太阳能电池和单级光伏并网逆变器。因此，在权利要求1-5不具备创造性的情况下，权利要求7不具备创造性。
2.8、权利要求8请求保护一种应用于权利要求1所述的单级光伏并网逆变器的控制方法，对比文件1公开了一种升压电路拓扑结构，涉及单级光伏并网逆变器的控制方法，并具体公开了以下技术内容（参见说明书第1-2页，附图1）：控制电路用来控制接触器1（即旁路元件）的断开和接通；当检测输入电压较低时，接触器1处于断开位置，输入侧直流电压经Boost升压电路升高后供后备电路使用；当直流开路电压足够时，接触器1导通，将DC-DC升压电路旁路，输入侧直流电压直接接入逆变电路，此时DC-DC升压电路不工作。对比文件1未公开具体的控制方法。
对比文件2公开一种太阳能逆变器和控制方法，并具体公开了以下技术内容（参见说明书第[0014]-[0023]段，附图1-5）：确定用于生成正弦电流的阈值电压，并确定在最大功率产生的PV模块的输出电压是否高于阈值电压，在PV模块的输出电压小于阈值电压时将来自PV模块的功率升压以达到阈值电压电平，并将所升压的功率变换成AC功率，在PV模块的输出电压高于或等于阈值电压时旁路升压并直接将来自PV模块的功率变换成AC功率。可见，对比文件2给出了在最大功率输出的PV模块电压不小于某一阈值时旁路升压电路，小于时接通升压电路的技术启示。根据实际场合需要，本领域技术人员有能力将阈值具体设置为交流电网电压峰值。
光伏并网为了追求最大输入功率，需要对输入电压进行调节，在电流一定时，功率随电压的增大而增大，在对比文件1公开的内容基础上，本领域技术人员容易想到获得所述光伏阵列的输出功率Ppv，比较光伏阵列的输出功率Ppv与DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc的大小，根据比较结果控制旁路元件的接通和断开以及DC-DC升压电路是否工作。
因此，在权利要求1所述的单级光伏并网逆变器不具备创造性的情况下，在对比文件1的基础上结合对比文件2及本领域的公知常识得到权利要求8请求保护的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的，权利要求8不具备创造性。
2.9、权利要求9是权利要求8的从属权利要求。对比文件1公开了（参见说明书第1-2页，附图1）：控制电路用来控制接触器1（即旁路元件）的断开和接通；当检测输入电压较低时，接触器1处于断开位置，输入侧直流电压经Boost升压电路升高后供后备电路使用；当直流开路电压足够时，接触器1导通，将DC-DC升压电路旁路，输入侧直流电压直接接入逆变电路，此时DC-DC升压电路不工作。可见，部分附加技术特征已被对比文件1公开。
对比文件2公开一种太阳能逆变器和控制方法，并具体公开了以下技术内容（参见说明书第[0014]-[0023]段，附图1-5）：发电系统确定用于生成正弦电流的阈值电压，并确定在最大功率产生的PV模块的输出电压是否高于阈值电压，在PV模块的输出电压小于阈值电压时将来自PV模块的功率升压以达到阈值电压电平，并将所升压的功率变换成AC功率，在PV模块的输出电压高于或等于阈值电压时旁路升压并直接将来自PV模块的功率变换成AC功率。可见，对比文件2给出了在最大功率输出的PV模块电压不小于某一阈值时旁路升压电路，小于时接通升压电路的技术启示。根据实际场合需要，本领域技术人员有能力将阈值具体设置为交流电网电压峰值。
此外，光伏并网为了追求最大输入功率，需要对输入电压进行调节，在电流一定时，功率随电压的增大而增大，在对比文件1公开的内容基础上，本领域技术人员容易想到当所述光伏阵列输出功率Ppv小于所述DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc时，所述控制电路控制所述旁路元件断开，所述DC-DC升压电路工作；当所述光伏阵列的输出功率Ppv不小于所述DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc时，所述控制电路控制所述旁路元件的接通，DC-DC升压电路不工作。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求9不具备创造性。
3、针对复审请求人相关意见的答复
针对复审请求人于2019年06月04日答复复审通知书时提出的意见，合议组认为：复审通知书未采用对比文件3进行评述，因此，关于对比文件3与本申请具有区别的意见陈述不予回应。对比文件1的DC-DC升压电路是在输入电压较低时工作，在输入电压较高时不工作，同样不会限制太阳能电池的发电，这与本申请是一致的；为了保证光伏并网电路的正常工作，防止电路器件出现损坏，DC-DC升压电路和DC-AC逆变器的额定功率不能小于光伏阵列的输出功率；当电路中存在前级（如DC-DC升压电路）和后级电路器件（如DC-AC逆变器）时，前级电路器件的额定功率容量一般不大于后级电路器件的额定功率容量，否则当前级电路器件满载运行时，容易造成后级电路器件的输入功率超出后级电路器件正常工作的范围，会造成后级电路器件故障损坏，并且电路器件的额定功率容量越大，其经济成本就越大，而降低成本是本领域技术人员的普遍追求，因此本领域技术人员有能力设计DC-DC升压电路的额定功率容量Pdc小于DC-AC逆变电路的额定功率容量Pac，Pdc≤0.5Pac，上述设计所带来的技术效果是本领域技术人员可以预见的。
综上所述，复审请求人的上述意见不具有说服力，合议组不予支持。
基于以上事实和理由，合议组依法作出以下审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年07月10日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。
