发明创造名称：一种LC串联谐振高频链矩阵式半桥逆变器拓扑及调制方法
外观设计名称：
决定号：202126
决定日：2020-01-13
委内编号：1F280266
优先权日：
申请（专利）号：201710125172.5
申请日：2017-03-03
复审请求人：燕山大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：唐向阳
合议组组长：王思睿
参审员：王金珠
国际分类号：H02M7/5387，H02M7/5395
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求相对于最接近现有技术的区别特征属于本领域的公知常识，并且引入这些公知常识没有产生预料不到的技术效果，则该项权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201710125172.5，名称为“一种LC串联谐振高频链矩阵式半桥逆变器拓扑及调制方法”的发明专利申请。申请人为燕山大学。本申请的申请日为2017年03月03日，公开日为2017年08月18日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门审查员于2019年01月14日发出驳回决定，驳回了本发明专利申请，其理由是：权利要求1-4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：申请日提交的摘要附图、说明书摘要、权利要求第1-4项、说明书附图，以及2017年05月04日提交的说明书第1-45段。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种LC串联谐振高频链矩阵式半桥逆变器拓扑，其特征在于：所述拓扑由半桥LC串联谐振逆变器、高频变压器T、矩阵变换器、CL型滤波器依次连接构成；
其中，半桥LC串联谐振逆变器由直流输入电压Ui、可控开关管S1、可控开关管S2、电感Lr、电容Cr组成；
矩阵变换器由可控开关管SP1、可控开关管SP2、可控开关管SP3、可控开关管SP4、可控开关管SN1、可控开关管SN2、可控开关管SN3、可控开关管SN4组成；
CL型滤波器由电感Lf、电容Cf和负载R组成；
所述拓扑中，直流输入电压Ui的正极与可控开关管S1的集电极相连，可控开关管S1的发射极分别与电感Lr的一端、可控开关管S2的集电极相连；直流输入电压Ui的负极分别与可控开关管S2的发射极、高频变压器T原边的一端相连；电感Lr的另一端与电容Cr的一端连接，电容Cr的另一端与高频变压器T原边的另一端相连；
高频变压器T副边的一端分别与可控开关管SP1的集电极、可控开关管SP3的集电极相连，可控开关管SP1的发射极与可控开关管SN2的发射极相连，可控开关管SN2的集电极分别与可控开关管SP2的集电极、电感Lf的一端、电容Cf的一端相连，可控开关管SP2的发射极与可控开关管SN1的发射极相连；可控开关管SP3的发射极与可控开关管SN4的发射极相连，可控开关管SN4的集电极分别与可控开关管SP4的集电极、电容Cf的另一端、负载R的一端相连，负载R 的另一端与电感Lf的另一端相连；可控开关管SP4的发射极与可控开关管SN3的发射极相连，高频变压器T副边的另一端分别与可控开关管SN1的集电极、可控开关管SN3的集电极相连。
2. 一种基于权利要求1所述LC串联谐振高频链矩阵式半桥逆变器拓扑的半桥谐振电流型调制方法，其特征在于：半桥LC串联谐振逆变器采用半激励谐振控制，所述可控开关管S1和可控开关管S2交替导通，可控开关管S1和可控开关管S2在谐振正负半周期内的导通占空比按正弦规律变化，即LC串联谐振电路在谐振半周期内的激励谐振工作状态的占空比按正弦规律变化，在未达到谐振半周期时关断可控开关管S1，结束电路激励谐振工作状态；变压器输出面积按正弦规律变化且周期性回归为零的谐振电流；变压器后级的矩阵变换器等效为两组普通的电流型逆变器进行方波控制，依据电流型方波逻辑调制电路对可控开关管SP1～SP4、可控开关管SN1～SN4进行控制，将变压器T输出的高频谐振电流转换低频脉动电流。
3. 根据权利要求2所述的一种半桥谐振电流型调制方法，其特征在于：半桥LC串联谐振逆变器在谐振半周期内可控开关管S导通占空比按正弦规律变换，可控开关管S关断后其激励谐振工作状态结束，谐振电流迅速归为零，在所述零电流输出阶段变压器T后级矩阵变换器进行切换，变压器T副边漏感中无电流流过，避免因打断漏感储存能量流通路径而引起的电压尖峰。
4. 根据权利要求2所述的一种半桥谐振电流型调制方法，其特征在于：变压器T前级的半桥逆变器采用SPWPM控制，变压器T后级的矩阵变换器采用 电流型方波控制，即将矩阵变换器开关管等效成一组普通电流型逆变器来进行控制。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年04月22日向国家知识产权局提出了复审请求，没有提交修改文件。复审请求人认为：对比文件1的拓扑与本申请不同；由于整体的拓扑不同，对应的调制方法和调制状态也不同；本申请中的半桥没有电容串联结构，与传统的半桥电路不同，其驱动不同、谐振槽通路不同、工作模态不同，与对比文件1有实质区别。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月28日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：对比文件1中的结构为全桥谐振、变压器和矩阵变换器，本申请为半桥谐振、变压器和矩阵变换器，结构是不同的，但是前级电路中谐振电路为全桥谐振或半桥谐振为常规的谐振电路，将半桥谐振替换全桥谐振为常规拓扑结构的替换；权利要求中并没有保护申请人所称的具体控制模态，由于对比文件1与本申请的控制是相对应的，即：本申请的工作模态1、2对应对比文件1的模态a、b，针对工作模态3，对比文件1与之对应的模态是c、d、e，虽然对比文件1给出了三个工作模态，但是其完成的内容都是原边谐振电路无电流状态，本申请中的模态3同样也是前级无电流，本质上对比文件1与本申请的工作时序相同；原边全桥电路和半桥电路的控制是现有技术中非常常规的控制方式，将半桥的电路替换全桥电路后，半桥的控制方式取代全桥控制，为常规的半桥控制，并且不影响次级侧的工作模式，因此，本领域技术人员在对比文件1公开前级全桥及后级矩阵变换器控制的基础上，只需将半桥控制替换全桥控制即可得到本申请，而不会影响后级矩阵变换器；针对本申请的半桥电路，将其认为是半桥谐振电路，与后级的LC谐振和变换器作为一个整体看待，没有将其认为是申请人所述的具有电容串联结构的传统半桥电路，因而坚持原驳回决定。
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21日向复审请求人发出复审通知书，其中引用的对比文件与驳回决定中引用的对比文件相同（即对比文件1：CN105915095A，公开日为2016年08月31日），并指出：权利要求1-4相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2019年09月06日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：用半桥LC串联谐振逆变器替换全桥LC串联谐振逆变器不是常规拓扑结构的替换，本申请的半桥结构与传统的半桥结构不同，结合其后级组合形成新的电路，即使调制方式看起来相同，其具体工作谐振槽不同，不同的拓扑导致了不同的工作模态，不同意复审通知书中指出的控制模态相对应的说法，对比文件1的工作模态前后对称，而本申请在前级正半周期与负半周期时的工作模态是不对称的，因此本申请与对比文件1具有本质的不同，具有创造性。
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
复审请求人在复审阶段没有提交修改文件，因此，本复审通知书的审查文本与驳回决定相同，为：申请日2017年03月03日提交的权利要求第1-4项、摘要附图、说明书摘要、说明书附图；2017年05月04日提交的说明书第1-45段。
2．具体理由的阐述
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。
如果一项权利要求相对于最接近现有技术的区别特征属于本领域的公知常识，并且引入这些公知常识没有产生预料不到的技术效果，则该项权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
本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：CN105915095A，公开日为2016年08月31日。
2.1 权利要求1的创造性
权利要求1要求保护一种LC串联谐振高频链矩阵式半桥逆变器拓扑。对比文件1公开一种LC串联谐振高频链矩阵式全桥逆变器拓扑，其包括如下结构：
所述拓扑由全桥LC串联谐振逆变器、高频变压器T、矩阵变换器、CL型滤波器依次连接构成；其中，全桥LC串联谐振逆变器由直流输入电压Ui、可控开关管S1-S4、可控开关管S2、电感Lr、电容Cr组成；矩阵变换器由可控开关管SP1、可控开关管SP2、可控开关管SP3、可控开关管SP4、可控开关管SN1、可控开关管SN2、可控开关管SN3、可控开关管SN4组成；CL型滤波器由电感Lf、电容Cf和负载R组成；直流输入电压Ui的正极与可控开关管S1的集电极相连，可控开关管S1的发射极分别与电感Lr的一端、可控开关管S2的集电极相连；直流输入电压Ui的负极分别与可控开关管S2的发射极、高频变压器T原边的一端相连；电感Lr的另一端与电容Cr的一端连接，电容Cr的另一端与高频变压器T原边的另一端相连；高频变压器T副边的一端分别与可控开关管SP1的集电极、可控开关管SP3的集电极相连，可控开关管SP1的发射极与可控开关管SN2的发射极相连，可控开关管SN2的集电极分别与可控开关管SP2的集电极、电感Lf的一端、电容Cf的一端相连，可控开关管SP2的发射极与可控开关管SN1的发射极相连；可控开关管SP3的发射极与可控开关管SN4的发射极相连，可控开关管SN4的集电极分别与可控开关管SP4的集电极、电容Cf的另一端、负载R的一端相连，负载R 的另一端与电感Lf的另一端相连；可控开关管SP4的发射极与可控开关管SN3的发射极相连，高频变压器T副边的另一端分别与可控开关管SN1的集电极、可控开关管SN3的集电极相连（参见对比文件1说明书第25-47段及图1-6）。
将本申请与对比文件1对比可知，权利要求1要求保护的技术方案相对于对比文件1的区别特征在于：本申请中谐振电路为半桥，而对比文件1中为全桥。根据上述区别特征确认本申请权利要求1实际解决的技术问题是：如何降低谐振电路的成本及简化控制电路。
由于半桥谐振电路和全桥谐振电路均为本领域常规的谐振电路，而半桥使用全桥一半的开关管降低成本并且其控制电路也得到简化。因此，在对比文件1的基础上结合上述本领域公知常识得到权利要求1要求保护的技术方案对于本领域技术人员而言是显而易见的，权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，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的创造性
权利要求2要求保护一种LC串联谐振高频链矩阵式半桥逆变器的控制方法。对比文件1公开了一种LC串联谐振高频链矩阵式全桥逆变器的控制方法，其包括如下技术特征：
全桥LC串联谐振逆变器采用半激励谐振控制，所述可控开关管S1和可控开关管S4交替导通，可控开关管S1和可控开关管S4在谐振正负半周期内的导通占空比按正弦规律变化，即LC串联谐振电路在谐振半周期内的激励谐振工作状态的占空比按正弦规律变化，在未达到谐振半周期时关断可控开关管S1，结束电路激励谐振工作状态；变压器输出面积按正弦规律变化且周期性回归为零的谐振电流；变压器后级的矩阵变换器等效为两组普通的电流型逆变器进行方波控制，依据电流型方波逻辑调制电路对可控开关管SP1～SP4、可控开关管SN1～SN4进行控制，将变压器T输出的高频谐振电流转换低频脉动电流（参见对比文件1说明书第25-47段及图1-6）。
由于半桥谐振电路和全桥谐振电路均为本领域常规的谐振电路，而半桥使用全桥一半的开关管降低成本并且其控制电路也得到简化，而将全桥的控制方法应用于对应开关构成的半桥电路，也属于本领域的公知常识。因此，在其引用的权利要求1相对于对比文件1结合公知常识不具备创造性的情况下，权利要求2也不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3 权利要求3-4的创造性
权利要求3-4均是对权利要求2作了进一步限定。对比文件1还公开了：全桥LC串联谐振逆变器在谐振半周期内可控开关管S导通占空比按正弦规律变换，可控开关管S关断后其激励谐振工作状态结束，谐振电流迅速归为零，在所述零电流输出阶段变压器T后级矩阵变换器进行切换，变压器T副边漏感中无电流流过，避免因打断漏感储存能量流通路径而引起的电压尖峰。变压器T前级的全桥逆变器采用SPWPM控制，变压器T后级的矩阵变换器采用电流型方波控制，即将矩阵变换器开关管等效成一组普通电流型逆变器来进行控制（参见对比文件1说明书第32-34段及图1-6）。而使用半桥拓扑代替全桥后，其控制对象即从全桥改变为半桥，也属于本领域的公知常识。因此，在其引用的权利要求2相对于对比文件1结合公知常识不具备创造性的情况下，权利要求3-4也不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
复审请求人在答复复审通知书时认为：本申请的半桥结构与传统的半桥结构不同，结合其后级组合形成新的电路，即使调制方式看起来相同，其具体工作谐振槽不同，不同的拓扑导致了不同的工作模态；对比文件1的工作模态前后对称，而本申请在前级正半周期与负半周期时的工作模态是不对称的，因此本申请与对比文件1具有本质的不同，具有创造性。
对此，合议组认为：首先，前级电路中采用全桥或半桥电路均为常规电路，用半桥LC串联谐振逆变器替换全桥LC串联谐振逆变器也是常规拓扑结构的替换，而半桥电路在具体电路应用中并非只能按照复审请求人认定的传统方式进行连接，也可以根据实际需求进行调整变化。其次，即使本申请与对比文件1中的控制模态不完全相同，也具有基本对应的关系，本申请与对比文件1的工作时序在本质上是相同的。原边全桥电路和半桥电路的控制都是本领域的常规技术手段，将半桥的电路替换全桥电路后，半桥的控制方式取代全桥控制，也属于本领域的公知常识，不会对次级侧的工作模式产生质的影响，因此，本领域技术人员在对比文件1公开前级全桥及后级矩阵变换器控制的基础上，只需将全桥控制替换为半桥控制即可得到本申请要求保护的技术方案，显然不具有突出的实质性特点和显著的进步。虽然这样的替换及相应的电路调整肯定会使本申请的电路拓扑不同于对比文件1，但这并不能导致本申请具备创造性，不能以新颖性的评价标准衡量其创造性。综上，复审请求人的理由不能成立。
综上，复审请求人提出的理由不能成立，本申请权利要求1-4相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
基于上述理由，合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年01月14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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