发明创造名称：降压型直流变换装置
外观设计名称：
决定号：196300
决定日：2019-11-07
委内编号：1F270408
优先权日：
申请（专利）号：201610100474.2
申请日：2016-02-24
复审请求人：核工业理化工程研究院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：李新瑞
合议组组长：李英
参审员：孙长欣
国际分类号：H02P6/08；H02M3/139
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：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，如果该区别技术特征是本领域的公知常识，其相应的技术效果也是可以合理预期的，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610100474.2，名称为“降压型直流变换装置”的发明专利申请（下称“本申请”）。本申请的申请人为核工业理化工程研究院，申请日为2016年02月24日，公开日为2016年05月04日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年09月20日以本申请权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由作出驳回决定。驳回决定所针对的文本为：申请日2016年02月24日提交的说明书第1-4页、说明书摘要、说明书附图第1-2页、摘要附图；2018年06月12日提交的权利要求第1-3项。驳回决定中引用如下对比文件：
对比文件1：“无刷直流电机宽范围调速系统研究”，樊平，电力电子技术，第44卷第9期，第57-59页，2010年09月30日。
驳回决定所针对的权利要求书的内容如下：
“1. 一种降压型直流变换装置，包括直流电源（1），其特征在于：直流电源（1）的正端与Buck变换器（2）的1脚连接，负端与Buck变换器（2）的2脚连接， Buck变换器（2）的3脚与三相逆变桥（3）的1脚连接，Buck变换器（2）的4脚与三相逆变桥（3）的2脚连接，三相逆变桥（3）的4脚、5脚、6脚按顺序与无刷直流电机（4）的A、B、C三相绕组对应连接，DSP控制板（5）与三相逆变桥（3）、无刷直流电机（4）相连，PWM信号驱动芯片电路（6）与DSP控制板（5）、Buck变换器（2）相连，Buck变换器（2）对可控硅进行PWM调制，将直流电压转换为PWM方波电压，并通过调节PWM信号的占空比控制输出PWM方波电压的大小，PWM方波电压再经过LC滤波器进行滤波，转换为平滑稳定的直流电压，所述的PWM信号驱动芯片电路（6）中包括PWM信号驱动芯片（9）、光耦（10），PWM信号驱动芯片（9）的2脚通过并联的电阻R2、电容C2与PWM信号端口连接，PWM信号驱动芯片（9）的3脚、5脚与GND连接，PWM信号驱动芯片（9）的4脚与 15V连接，PWM信号驱动芯片（9）的4脚、5脚间还连接有电容C3，PWM信号驱动芯片（9）的12脚依次与稳压二极管D3、二极管D4、二极管D5、 50V连接，PWM信号驱动芯片（9）的15脚依次与电阻R3、GPWM端口连接, PWM信号驱动芯片（9）的16脚依次与电阻R4、GPWM端口连接, PWM信号驱动芯片（9）的17脚与EPWM端口连接, PWM信号驱动芯片（9）的13脚与光耦（10）的2脚连接，PWM信号驱动芯片（9）的18脚通过电阻R7与光耦（10）的1脚连接，光耦（10）的1脚、2脚之间还连接有电阻R8。
2. 根据权利要求1所述的降压型直流变换装置，其特征在于：所述的Buck变换器（2）由 50V直流电源、可控硅T1、二极管D1、滤波电感组（7）以及滤波电容组（8）组成，可控硅T1的PWM驱动信号由外部输入，电阻R1、电容C1、二极管D1组成RCD吸收电路，用于吸收可控硅T1两端的高频信号，以降低可控硅T1的开关损耗。
3. 根据权利要求1所述的降压型直流变换装置，其特征在于：所述的三相逆变桥（3）中包括三个桥臂的六个可控硅Q1-Q6，三相逆变桥3的1脚、2脚并行连接于串联后的可控硅Q1、可控硅Q2，串联后的可控硅Q3、可控硅Q4，串联后的可控硅Q5、可控硅Q6，三相逆变桥3的3脚与可控硅Q1、可控硅Q2的连线中点处相接，三相逆变桥3的4脚与可控硅Q3、可控硅Q4的连线中点处相接，三相逆变桥3的5脚与可控硅Q5、可控硅Q6的连线中点处相接。”
驳回决定的主要理由为：独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征为：PWM信号驱动芯片电路与DSP控制板、Buck变换器相连；PWM驱动芯片电路的具体电路结构。基于上述区别特征可以确定，权利要求1实际要解决的技术问题是：如何实现Buck变换器的驱动。但是，上述区别技术特征属于本领域公知常识。因此，独立权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2的附加技术特征部分被对比文件1公开，其余部分属于本领域公知常识；从属权利要求3的附加技术特征被对比文件1公开。因此，从属权利要求2-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年01月05日向国家知识产权局提出了复审请求，并提交了权利要求书的全文修改替换页，共包括权利要求第1-3项。具体修改内容如下：在驳回决定针对的权利要求1中增加了权利要求3的部分附加技术特征和部分说明书中的技术特征。复审请求人认为：本申请采用单独的PWM信号驱动芯片，对DSP的PWM信号由并联的电阻R2和C2进行滤波处理，通过PWM信号驱动芯片将DSP的PWM信号转换为GPWM和EPWM信号，用于对斩波器可控硅T1实现双控制，以提高控制精度；且还引入了RCD吸收电路以及由电感组和电容组构成的滤波电路，对比文件1未公开上述特征，且上述特征也不是本领域的公知常识。因此，修改后的权利要求1-3具备创造性。提出复审请求时新提交的权利要求书内容如下：
“1. 一种降压型直流变换装置，包括直流电源(1)，其特征在于：直流电源(1)的正端与Buck变换器(2)的1脚连接，负端与Buck变换器(2)的2脚连接，Buck变换器(2)的3脚与三相逆变桥(3)的1脚连接，Buck变换器(2)的4脚与三相逆变桥(3)的2脚连接，三相逆变桥(3)的4脚、5脚、6脚按顺序与无刷直流电机(4)的A、B、C三相绕组对应连接，DSP控制板(5)与三相逆变桥(3)、无刷直流电机(4)相连，PWM信号驱动芯片电路(6)与DSP控制板(5)、Buck变换器(2)相连，所述的Buck变换器(2)由 50V直流电源、可控硅T1、二极管D1、滤波电感组(7)以及滤波电容组(8)组成，可控硅T1的PWM驱动信号由外部DSP控制板(5)输入，电阻R1、电容C1、二极管D1组成RCD吸收电路，用于吸收可控硅T1两端的高频信号，以降低可控硅T1的开关损耗，直流电源 50V与电阻R1、可控硅T1的集电极、二极管D1的阳极连接，电阻R1的另一端以及二极管D1的阴极与电容C1连接，电容C1的另一端与可控硅T1的发射极连接，驱动信号GPWM、EPWM分别与可控硅T1的基极、发射极连接，所述的PWM信号驱动芯片电路(6)中包括PWM信号驱动芯片(9)、光耦(10)，PWM信号驱动芯片(9)的2脚通过并联的电阻R2、电容C2与PWM信号端口连接，PWM信号驱动芯片(9)的15脚依次与电阻R3、GPWM端口连接,PWM信号驱动芯片(9)的16脚依次与电阻R4、GPWM端口连接,PWM信号驱动芯片(9)的17脚与EPWM端口连接。
2. 根据权利要求1所述的降压型直流变换装置，其特征在于：PWM信号驱动芯片(9)的3脚、5脚与GND连接，PWM信号驱动芯片(9)的4脚与 15V连接，PWM信号驱动芯片(9)的4脚、5脚间还连接有电容C3，PWM信号驱动芯片(9)的12脚依次与稳压二极管D3、二极管D4、二极管D5、 50V连接，PWM信号驱动芯片(9)的13脚与光耦(10)的2脚连接，PWM信号驱动芯片(9)的18脚通过电阻R7与光耦(10)的1脚连接，光耦(10)的1脚、2脚之间还连接有电阻R8。
3. 根据权利要求1所述的降压型直流变换装置，其特征在于：所述的三相逆变桥(3)中包括三个桥臂的六个可控硅Q1-Q6，三相逆变桥(3)的1脚、2脚并行连接于串联后的可控硅Q1、可控硅Q2，串联后的可控硅Q3、可控硅Q4，串联后的可控硅Q5、可控硅Q6，三相逆变桥(3)的3脚与可控硅Q1、可控硅Q2的连线中点处相接，三相逆变桥3的4脚与可控硅Q3、可控硅Q4的连线中点处相接，三相逆变桥(3)的5脚与可控硅Q5、可控硅Q6的连线中点处相接。”
复审请求人于2019年03月05日提交复审无效宣告程序补正书时还陈述了意见，该意见与复审请求人于2019年01月05日提交的复审请求书中的意见完全相同。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年03月28日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
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08月16日向复审请求人发出复审通知书，复审通知书中引用的对比文件与驳回决定中引用的对比文件相同。复审通知书指出：独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征为：（1）Buck变换器的直流电源为 50V直流电源，Buck变换器中进行滤波的是电感组和电容组；还包括电阻R1、电容C1、二极管D1组成的RCD吸收电路，用于吸收可控硅T1两端的高频信号，以降低可控硅T1的开关损耗，直流电源 50V与电阻R1、可控硅T1的集电极、二极管D1的阳极连接，电阻R1的另一端以及二极管D1的阴极与电容C1连接，电容C1的另一端与可控硅T1的发射极连接；（2）PWM信号驱动芯片电路与DSP控制板、Buck变换器相连，PWM信号驱动芯片电路中包括PWM信号驱动芯片、光耦，PWM信号驱动芯片的2脚通过并联的电阻R2、电容C2与PWM信号端口连接，PWM信号驱动芯片的15脚依次与电阻R3、GPWM端口连接，PWM信号驱动芯片的16脚依次与电阻R4、GPWM端口连接，PWM信号驱动芯片的17脚与EPWM端口连接，驱动信号GPWM、EPWM分别与可控硅T1的基极、发射极连接。基于上述区别特征可以确定，权利要求1实际要解决的技术问题是：（1）如何构建Buck变换器的具体结构；（2）如何对可控硅进行驱动。但是，上述区别技术特征（1）和（2）属于本领域公知常识。因此，独立权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2的附加技术特征属于本领域公知常识，从属权利要求3的附加技术特征被对比文件1公开；因此，从属权利要求2-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。对于复审请求人的意见陈述，合议组认为：对比文件1中公开了通过DSP产生逆变电路换相所需的控制信号和BUCK斩波器的PWM斩波信号。对于本领域技术人员来说，因为DSP控制板输出的PWM信号驱动能力弱，因此设置单独的驱动电路是本领域的惯用技术手段（参见《TMS320F281x DSP原理及应用实例》万山明，第281-283页，北京航空航天大学出版社，2007年07月）。而为了提高控制精度，选择能够将DSP控制板的PWM信号转换为GPWM信号和EPWM信号以分别连接斩波器可控硅的基极和发射极以实现双控制是本领域的惯用技术手段（参见《电力电子学科类毕业设计指导教程》，张金柱等，第41-45页，中国矿业大学出版社，2015年12月）。根据实际控制需要在Buck变换器主开关管两端设置RCD吸收电路，以吸收高频信号，降低开关损耗，这也是本领域技术人员的常规技术手段（参见《电力电子技术》，王兆安，第39页，机械工业出版社，2005年09月），属于公知常识。此外，对比文件1中公开了Buck变换器中包括电感、电容，本领域技术人员在对比文件1的教导下，根据实际需要通过串联或并联的方式来构成电感组、电容组以获得所需求的电感值、电容值，这是本领域技术人员的常规技术手段。因此，修改后的权利要求1-3不具备创造性。
复审请求人于2019年09月29日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人认为：虽然复审意见中指出在各类书籍中技术点均有记载，但未明确记载其组合方案，任何方案拆解成技术特征，都能找到相应的记载，这种理论与审查整体设计思想是完全相悖的。本申请中，对DSP的PWM输出进行了并联的电阻R2和C2的滤波处理，减少输出的高频影响，提高控制，输出时，PWM信号驱动芯片的IGBT -G 和IGBT G-脚分别经电阻R3和R4并接后作为GPWM控制端，PWM信号驱动芯片的IGBT -E脚作为EPWM控制端，同时GPWM控制端和EPWM控制端间还并接有电阻R5，对斩波器可控硅T1的控制采用GPWM控制端和EPWM控制端双控制，控制精度高，这对于无刷直流电机的控制是属于首创。因此，修改后的权利要求1-3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
审查文本的认定
复审请求人于2019年01月05日提出复审请求时提交了权利要求书的全文修改替换页，包括权利要求第1-3项，上述修改符合专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条的规定。本复审请求审查决定所针对的审查文本为：申请日2016年02月24日提交的说明书第1-4页、说明书摘要、说明书附图第1-2页、摘要附图；2019年01月05日提交的权利要求第1-3项。
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。
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，如果该区别技术特征是本领域的公知常识，其相应的技术效果也是可以合理预期的，则该权利要求不具备创造性。
本复审请求审查决定引用的对比文件与驳回决定和复审通知书中引用的对比文件相同，即：
对比文件1：“无刷直流电机宽范围调速系统研究”，樊平，电力电子技术，第44卷第9期，第57-59页，2010年09月30日。
权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.1、权利要求1请求保护一种降压型直流变换装置，对比文件1公开了一种无刷直流电机宽范围调速系统，其也公开了一种降压型直流变换装置，并具体公开了如下技术内容（参见第57-59页）：包括直流电源，直流电源的正端与Buck变换器的主开关管连接，直流电源的负端与Buck变换器的二极管阳极连接（相当于直流电源的正端与Buck变换器的1脚连接，直流电源的负端与Buck变换器的2脚连接），Buck变换器输出正端与三相逆变桥的正端连接，Buck变换器输出负端与三相逆变桥的负端连接（相当于Buck变换器的3脚与三相逆变桥的1脚连接，Buck变换器的4脚与三相逆变桥的2脚连接），三相逆变桥三个桥臂的中点分别与无刷直流电机三相绕组连接（相当于三相逆变桥的4、5、6脚按顺序与无刷直流电机的A、B、C三相绕组对应连接），DSP分别与三相逆变桥、三相无刷直流电机相连，Buck变换器由直流电压、可控硅、二极管、滤波电感和滤波电容组成，可控硅的PWM驱动信号由外部DSP输入。
权利要求1所请求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，其区别技术特征在于：（1）Buck变换器的直流电源为 50V直流电源，Buck变换器中进行滤波的是电感组和电容组；还包括电阻R1、电容C1、二极管D1组成RCD吸收电路，用于吸收可控硅T1两端的高频信号，以降低可控硅T1的开关损耗，直流电源 50V与电阻R1、可控硅T1的集电极、二极管D1的阳极连接，电阻R1的另一端以及二极管D1的阴极与电容C1连接，电容C1的另一端与可控硅T1的发射极连接；（2）PWM信号驱动芯片电路与DSP控制板、Buck变换器相连，PWM信号驱动芯片电路中包括PWM信号驱动芯片、光耦，PWM信号驱动芯片的2脚通过并联的电阻R2、电容C2与PWM信号端口连接，PWM信号驱动芯片的15脚依次与电阻R3、GPWM端口连接，PWM信号驱动芯片的16脚依次与电阻R4、GPWM端口连接，PWM信号驱动芯片的17脚与EPWM端口连接，驱动信号GPWM、EPWM分别与可控硅T1的基极、发射极连接。基于上述区别特征可以确定，权利要求1实际要解决的技术问题是：（1）如何构建Buck变换器的具体结构；（2）如何对可控硅进行驱动。
对于区别技术特征（1），根据实际需要选择Buck变换器的直流电压的电压等级，通过并联或串联的方式来构成电感组、电容组以获得所需的电感值、电容值实现滤波，均为本领域技术人员的惯用技术手段。根据需要在Buck变换器主开关管两端设置RCD吸收电路，以吸收高频信号，降低损耗，相应地，直流电源与电阻R1、可控硅T1的集电极、二极管D1的阳极连接，电阻R1的另一端以及二极管D1的阴极与电容C1连接，电容C1的另一端与可控硅T1的发射极连接是本领域的惯用技术手段。举证如下：《电力电子技术》（王兆安，第39页，机械工业出版社，2005年09月）公开了一种可控硅的RCD吸收电路（参见图1-38），在可控硅的两端设置RCD吸收电路及相应的电路连接结构，其电阻、电容、二极管与可控硅的连接结构与权利要求1中限定的电路连接结构相同。
对于区别技术特征（2），对于本领域技术人员来说，DSP控制板输出的PWM信号通过驱动电路控制Buck变换器的开关管是惯用技术手段。举证如下：《TMS320F281x DSP原理及应用实例》（万山明，第281-283页，北京航空航天大学出版社，2007年07月）公开了TMS320F2812控制板通过PWM11脚输出PWM信号，该PWM信号通过驱动电路（参见图7.16）控制斩波器的开关管。构建驱动电路时根据需要选择合适的PWM信号驱动芯片以及隔离手段，例如：光耦隔离或变压器隔离，并根据PWM信号驱动芯片的各管脚功能定义搭建相应的外围电路以实现对可控硅的驱动是本领域的惯用技术手段。另外，为了提高切换速度，使驱动信号GPWM、EPWM分别与可控硅T1的基极、发射极连接，以在两个驱动信号之间形成信号差来驱动可控硅也是本领域的惯用技术手段。举证如下：《电力电子学科类毕业设计指导教程》（张金柱等，第41-45页，中国矿业大学出版社，2015年12月）公开了PWM驱动芯片2SD315A以及IGD515EI，上述两种芯片采用变压器隔离或光耦隔离，其PWM信号输入后，输出信号经过阻容、二极管等元器件与IGBT的基极和发射极连接。虽然上述两种芯片的管脚定义与本申请不同，但是对于本领域技术人员来说，选择具有与本申请管脚定义相同的PWM芯片，同时在PWM信号输入端口设置并联的电阻和电容用于滤波，在PWM信号输出端连接相应的电阻及端口以连接可控硅的基极和发射极是本领域的惯用技术手段。
因此，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识得到权利要求1所请求保护的技术方案，对于所属领域技术人员来说是显而易见的，该权利要求不具有突出的实质性特点，不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
2.2、权利要求2为权利要求1的从属权利要求，而根据实际需要通过设置PWM驱动电路来实现Buck变换器中可控硅的导通与关断控制，具体选择本领域熟知的PWM驱动芯片并根据该PWM驱动芯片各管脚的功能定义搭建相应的外围电路以实现PWM驱动控制，这是本领域技术人员的常规技术手段，属于公知常识。
因此，当其引用的权利要求1不具备创造性时，权利要求2所请求保护的技术方案也不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
2.3、权利要求3为权利要求1的从属权利要求，其附加技术特征已被对比文件1公开（参见第57-59页，图4）：三相逆变桥包括三个桥臂六个可控硅VT1-VT6，三相逆变桥的直流输入正端、负端并行连接于串联后的可控硅VT1与VT4、串联后的可控硅VT3与VT6、串联后的可控硅VT5与VT2，无刷直流电机的A、B、C三相分别与可控硅VT1与VT4连线的中点、可控硅VT3与VT6连线的中点，可控硅VT5与VT2连线的中点连接。
因此，当其引用的权利要求1不具备创造性时，权利要求3所请求保护的技术方案也不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
对复审请求人相关意见的评述
针对复审请求人在答复复审通知书时提出的意见，合议组认为：
本申请要解决的技术问题是：无刷直流电机的调速过程中，通过三相逆变桥PWM调制实现电机两端电压的调节，三相逆变桥既用于电机端电压的调节，又用于电机的换向，产生的直流电压是高频PWM电压，会在定子、转子中产生涡流损耗，导致电机温度升高。采用的技术手段是：在直流电源和三相逆变桥之间加入Buck变换器，通过Buck变换器调节电机端电压。对比文件1公开的无刷直流电机宽范围调速电路系统中，就在直流电源与三相逆变桥之间设置有Buck变换器，即公开了本申请的发明构思。本申请与对比文件1的区别在于一些辅助功能的电路和外围电路的设置，即区别仅在于Buck变换器中的滤波电路、RCD吸收电路的组成及连接关系，PWM驱动芯片外围电路的部分组成及连接关系以及斩波器可控硅T1的控制采用GPWM控制端和EPWM控制端双控制，这些细节电路结构均属于本领域的公知常识，具体可参见上文的评述。而且这些电路的细节结构分别实现各结构的功能，相互之间没有交叉关联或影响，本领域技术人员在Buck变换器中，出于进行滤波、提高控制精度、提高切换速度等目的而选用相应的电路结构，针对选用芯片进行相关外围电路的设计是容易实施的，不需要付出创造性的劳动。
综上，复审请求人的意见陈述不具备说服力，合议组不予支持。
基于上述理由，合议组依法作出如下审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年01月05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。
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