軟開關(guān)諧振變換器專利技術(shù)研究綜述

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 顏 匯

軟開關(guān)諧振變換器專利技術(shù)研究綜述

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 顏 匯

軟開關(guān)，顧名思義，就是相對于硬開關(guān)來說的一個概念，其可以降低開關(guān)管的導通關(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)低等問題。而諧振變換器就是利用軟開關(guān)技術(shù)實現(xiàn)電能變換的一種變換器，也是使用非常廣泛的一類變換器，它利用電路中的電感和電容等組件的諧振過程來實現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)過程。由于諧振回路的電流是正弦波，這就使流過開關(guān)管的電流變?yōu)檎也ǎ瑴p小開關(guān)損耗。諧振變換器可以有效的降低開關(guān)管工作時的導通或關(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，其應用也將會越來越廣泛。本文主要以DWPI專利數(shù)據(jù)庫以及CNABS數(shù)據(jù)庫中的檢索結(jié)果為分析樣本，從專利文獻的視角對諧振變換器技術(shù)的發(fā)展進行了全面的統(tǒng)計分析，總結(jié)了與諧振變換器相關(guān)的國內(nèi)外專利的申請趨勢、主要申請人分布以及針對具體的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；申請趨勢；發(fā)展路線

1.軟開關(guān)諧振變換器的分類及其典型拓撲

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

圖1 軟開關(guān)技術(shù)分類示意圖

由上面的軟開關(guān)技術(shù)的分類圖表可以看出，利用軟開關(guān)技術(shù)實現(xiàn)電能變換的變換器有很多種，而利用軟開關(guān)技術(shù)實現(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，而對于其中的諧振變換器，根據(jù)不同的分類方式如根據(jù)電感和電容在電路中的連接方式或者它們在電路中工作時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)分類示意圖

2.諧振變換器專利申請發(fā)展狀況

2.1萌芽期（1990年之前）（見圖3）

圖3 1990年之前專利申請量

2.2平穩(wěn)增長期（1990-1999年）

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

圖4 1990-1999年間專利申請量

圖5 2000-2009年間專利申請量

2.3快速增長期（2000-2009年）

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

圖6 LLC諧振變換器重要專利技術(shù)發(fā)展圖

圖7 LCC諧振變換器重要專利技術(shù)發(fā)展圖

3.典型諧振變換器專利技術(shù)發(fā)展分析

LLC諧振變換器重要專利技術(shù)發(fā)展圖如圖6所示。

LCC諧振變換器重要專利技術(shù)發(fā)展圖如圖7所示。

4.結(jié)語

軟開關(guān)技術(shù)是一項減小開關(guān)管損耗的技術(shù)，而諧振技術(shù)屬于軟開關(guān)技術(shù)的一種，也是一種非常重要的軟開關(guān)技術(shù)，可以實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓零電流開通和零電壓零電流關(guān)斷，軟開關(guān)諧振變換器是利用了軟開關(guān)諧振技術(shù)的一種變換器，國內(nèi)外對于軟開關(guān)諧振變換器方面申請了大量專利，本文就對軟開關(guān)諧振變換器技術(shù)的發(fā)展從專利的角度進行了統(tǒng)計分析，并從中得到了一定的規(guī)律，希望能對國內(nèi)的研究軟開關(guān)諧振變換器技術(shù)的申請人有一定的幫助作用。

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顏匯，畢業(yè)于南京理工大學光電工程與信息技術(shù)學院，現(xiàn)供職于國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心。