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一种变频器控制电路

阅读:890发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种变频器控制电路专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型涉及 变频器 技术领域,公开了提供一种对IGBT 温度 控制较好且输出 电流 稳定的变频器控制 电路 ,包括分压电路、控制电路、推挽电路及IGBT桥臂电路,分压电路将从 变压器 输入的 电压 信号 分为 高电平信号 及低电平信号;控制电路的输入端耦接于分压电路的输出端,接收分压电路输出的高电平信号或低电平信号;推挽电路的输入端与控制电路的输出端连接;推挽电路的输出端耦接于IGBT桥臂电路的输入端;若控制电路输出高电平信号,高电平信号用于驱动推挽电路,触发第一IGBT导通;若控制电路输出低电平信号,低电平信号用于触发推挽电路,关闭第二IGBT。,下面是一种变频器控制电路专利的具体信息内容。

1.一种变频器控制电路,其特征在于,包括分压电路、控制电路、推挽电路及IGBT桥臂电路,所述IGBT桥臂电路分为第一IGBT及第二IGBT;
所述分压电路的输入端耦接于变压器的次级绕组的一端,所述分压电路将从所述变压器输入的电压信号分为高电平信号及低电平信号;
所述控制电路的输入端耦接于所述分压电路的输出端,接收所述分压电路输出的所述高电平信号或所述低电平信号;
所述推挽电路的输入端与所述控制电路的输出端连接;
所述推挽电路的输出端耦接于所述IGBT桥臂电路的输入端;
若所述控制电路输出所述高电平信号,所述高电平信号用于驱动所述推挽电路,触发所述第一IGBT导通;
若所述控制电路输出所述低电平信号,所述低电平信号用于触发所述推挽电路,关闭所述第二IGBT。
2.根据权利要求1所述的变频器控制电路,其特征在于,所述控制电路包括第一控制电路及第二控制电路,所述推挽电路包括第一推挽电路及第二推挽电路,所述第一推挽电路设有第一三极管及第二三极管,所述第二推挽电路包括第三三极管及第四三极管;
所述第一三极管及所述第二三极管的基极与所述第一控制电路的输出端共同连接,所述第一三极管及所述第二三极管的发射极与所述第一IGBT的栅极共同连接;
所述第三三极管及所第四三极管的基极与所述第二控制电路的输出端共同连接,所述第三三极管及所述第四三极管的发射极与所述第二IGBT的栅极共同连接。
3.根据权利要求2所述的变频器控制电路,其特征在于,所述第一控制电路设有第一控制器,所述第二控制电路设有第二控制器,所述第一控制器的输出端与所述第一三极管及所述第二三极管的基极共同连接;
所述第二控制器的输出端与所述第三三极管及所述第四三极管的基极共同连接。
4.根据权利要求2或3所述的变频器控制电路,其特征在于,
所述第一三极管及所述第三三极管为NPN型三极管;
所述第二三极管及所述第四三极管为PNP型三极管。
5.根据权利要求1所述的变频器控制电路,其特征在于,所述变压器设有第一次级绕组,所述分压电路包括第一分压电路,所述第一分压电路包括第一二极管、第一电容、第二电容、第一电阻及第二二极管;
所述第一电容与所述第二电容串联连接,所述第一电阻与所述第二二极管串联连接再与所述第一电容与所述第二电容的串联电路并联;
所述第一二极管的阳极与所述变压器的第一次级绕组的一端连接,所述第一二极管的阴极与所述的第一电容、第一电阻的一端及控制电路的电源输入共同连接;
所述变压器第一次级绕组的另一端与所述第二电容的一端、所述第二二极管的阳极及所述第一IGBT的集电极共同连接。
6.根据权利要求1所述的变频器控制电路,其特征在于,所述变压器还设有第二次级绕组,所述分压电路还包括第二分压电路,所述第二分压电路设有第八二极管、第五电容、第六电容、第十二电阻及第九二极管;
所述第五电容与所述第六电容串联连接,所述第十二电阻与所述第九二极管串联连接再与所述第五电容与所述第六电容的串联电路并联;
所述第八二极管的阳极与所述变压器的第二次级绕组的一端连接,所述第八二极管的阴极与所述的第五电容、第十二电阻的一端及所述控制电路的电源输入共同连接;
所述变压器的第二次级绕组的另一端与所述第六电容的一端、所述第九二极管的阳极及所述第二IGBT的集电极共同连接。
7.根据权利要求1所述的变频器控制电路,其特征在于,还包括保护电路,所述保护电路的一端与所述第一IGBT的集电极连接。

说明书全文

一种变频器控制电路

技术领域

[0001] 本实用新型涉及变频器技术领域,更具体地说,涉及一种变频器控制电路。

背景技术

[0002] 变频器在工频调压领域中是较为常见的一种设备。变频器通过控制电路调整频率改变输出电压,从而实现电动机的软启动。以往,变频器在调整频率时输出的电压波动较大,稳定性较低,设备在欠压或低压下运行,不能满足对电压要求较高的电气设备,从而影响产品的质量
[0003] 因此,在现有技术中,提供一种输出电压较为稳定的变频器,可有效地保证产品的质量。然而,现有的变频器向负载输出逆变电压时,逆变电路的IGBT温度过高,长时间的使用时,造成IGBT的参数降低,使其稳定性下降,易被尖峰电流击穿。实用新型内容
[0004] 本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述因电路引起IGBT温度过高缺陷,提供一种对IGBT温度控制较好且输出电流稳定的变频器控制电路。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种变频器控制电路,包括分压电路、控制电路、推挽电路及IGBT桥臂电路,所述IGBT桥臂电路分为第一IGBT及第二IGBT;
[0006] 所述分压电路的输入端耦接于变压器的次级绕组,所述分压电路将从所述变压器输入的电压信号分为高电信号平及低电平信号;
[0007] 所述控制电路的输入端耦接于所述分压电路的输出端,接收所述分压电路输出的所述高电平信号或所述低电平信号;
[0008] 所述推挽电路的输入端与所述控制电路的输出端连接;
[0009] 所述推挽电路的输出端耦接于所述IGBT桥臂电路的输入端;
[0010] 若所述控制电路输出所述高电平信号,所述高电平信号用于驱动所述推挽电路,触发所述第一IGBT导通;
[0011] 若所述控制电路输出所述低电平信号,所述低电平信号用于触发所述推挽电路,关闭所述第二IGBT。
[0012] 在一些实施例中,所述控制电路包括第一控制电路及第二控制电路,所述推挽电路包括第一推挽电路及第二推挽电路,所述第一推挽电路设有第一三极管及第二三极管,所述第二推挽电路包括第三三极管及第四三极管;
[0013] 所述第一三极管及所述第二三极管的基极与所述第一控制电路的输出端共同连接,所述第一三极管及所述第二三极管的发射极与所述第一IGBT的栅极共同连接;所述第三三极管及所第四三极管的基极与所述第二控制电路的输出端共同连接,所述第三三极管及所述第四三极管的发射极与所述第二IGBT的栅极共同连接。
[0014] 在一些实施例中,所述第一控制电路设有第一控制器,所述第二控制电路设有第二控制器,所述第一控制器的输出端与所述第一三极管及所述第二三极管的基极共同连接;所述第二控制器的输出端与所述第三三极管及所述第四三极管的基极共同连接。
[0015] 在一些实施例中,所述第一三极管及所述第三三极管为NPN型三极管;
[0016] 所述第二三极管及所述第四三极管为PNP型三极管。
[0017] 在一些实施例中,所述变压器设有第一次级绕组,所述分压电路包括第一分压电路,所述第一分压电路包括第一二极管、第一电容、第二电容、第一电阻及第二二极管;所述第一电容与所述第二电容串联连接,所述第一电阻与所述第二二极管串联连接再与所述第一电容与所述第二电容的串联电路并联;
[0018] 所述第一二极管的阳极与所述变压器的第一次级绕组的一端连接,所述第一二极管的阴极与所述的第一电容、第一电阻的一端及控制电路的电源输入共同连接;所述变压器第一次级绕组的另一端与所述第二电容的一端、所述第二二极管的阳极及所述第一IGBT的集电极共同连接。
[0019] 在一些实施例中,所述变压器还设有第二次级绕组,所述分压电路还包括第二分压电路,所述第二分压电路设有第八二极管、第五电容、第六电容、第十二电阻及第九二极管;所述第五电容与所述第六电容串联连接,所述第十二电阻与所述第九二极管串联连接再与所述第五电容与所述第六电容的串联电路并联;
[0020] 所述第八二极管的阳极与所述变压器的第二次级绕组的一端连接,所述第八二极管的阴极与所述的第五电容、第十二电阻的一端及所述控制电路的电源输入共同连接;所述变压器的第二次级绕组的另一端与所述第六电容的一端、所述第九二极管的阳极及所述第二IGBT的集电极共同连接。
[0021] 在一些实施例中,还包括保护电路,所述保护电路的一端与所述第一IGBT的集电极连接。
[0022] 在本实用新型所述的变频器控制电路中,包括分压电路、控制电路、推挽电路及IGBT桥臂电路,其中,IGBT桥臂电路分为第一IGBT及第二IGBT。分压电路的输入端耦接于变压器的次级绕组,分压电路将从变压器输入的电压信号分为高电平及低电平信号;控制电路的输入端耦接于分压电路的输出端,接收分压电路输出的高电平或低电平信号;推挽电路的输入端与控制电路的输出端连接;推挽电路的输出端耦接于IGBT桥臂电路的输入端;若控制电路输出高电平信号,高电平信号用于驱动推挽电路,触发第一IGBT导通;若控制电路输出低电平信号,低电平信号用于触发推挽电路,关闭第二IGBT。使用本实用新型的变频器控制电路,通过多级控制驱动信号,使得IGBT在工作时,可将温度控制在合适的范围,进而保证IGBT桥臂电路逆变输出的电压更为稳定。
附图说明
[0023] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:
[0024] 图1是本实用新型提供的变频器控制电路一实施例的部分电路图。

具体实施方式

[0025] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
[0026] 图1是本实用新型提供的变频器控制电路一实施例的部分电路图。如图1所示,在本实用新型的变频器控制电路第一实施例中,包括分压电路、控制电路、推挽电路及IGBT桥臂电路,其中,IGBT桥臂电路分为第一IGBT VT1及第二IGBT VT2。
[0027] 具体地,分压电路的输入端耦接于变压器Tr1的次级绕组,分压电路将从变压器输入的电压信号分为高电平信号及低电平信号,需要说明的是,高电平信号设为+15V,低电平信号设为-9.5V,分压电路将高电平信号或高电平信号输入控制电路。
[0028] 进一步地,控制电路的输入端耦接于分压电路的输出端,接收分压电路输出的高电平信号(+15V)或低电平信号(-9.5V),将高电平信号(+15V)或低电平信号(-9.5V)输入推挽电路。
[0029] 推挽电路(push-pull)是将两不同极性晶体管连接的输出电路,推挽电路采用两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小效率高。具体地,推挽电路的输入端与控制电路的输出端连接,用于接收控制电路输入的电平信号(高电平或低电平),通过内部的电路控制输出的电平信号,再将高电平信号或低电平信号输入IGBT桥臂电路,通过电平信号控制IGBT桥臂电路的IGBT导通或截止。
[0030] 具体地,推挽电路的输出端耦接于IGBT桥臂电路的输入端(即IGBT的栅极),当控制电路输出高电平信号(+15V)时,高电平信号驱动推挽电路导通,触发第一IGBT VT1(即上桥臂)导通,输出逆变电压。
[0031] 若控制电路输出低电平信号(-9.5V),低电平信号触发推挽电路导通,关闭第二IGBT VT2(即下桥臂),即三相电完成一相电压输出。其中,第一IGBT VT1的发射极与第二IGBT VT2的集电极连接。
[0032] 需要说明的是,PWM脉冲信号由CPU(图中未示出)输入控制电路的信号输入端,PWM脉冲信号再通过推挽电路输入IGBT桥臂电路,驱动IGBT导通,输出逆变电压。其中,本方案仅示出三相电压中的U相电压,通过多级控制驱动信号,使得IGBT在工作时,可将IGBT的温度控制在合适范围,使得IGBT桥臂电路逆变输出的电压更为稳定,从而保证变频器的稳定性。
[0033] 在一些实施例中,为了保证输出驱动信号的稳定性,可将电路中的控制电路设为第一控制电路及第二控制电路,将推挽电路设为第一推挽电路及第二推挽电路。其中,第一推挽电路包括第一三极管Q1及第二三极管Q2,第二推挽电路包括第三三极管Q3及第四三极管Q4。
[0034] 第一三极管Q1及第三三极管Q3为NPN型三极管,第二三极管Q2及第四三极管Q4为PNP型三极管。
[0035] 具体地,第一三极管Q1的基极及第二三极管Q2的基极与第一控制电路的输出端共同连接,第一三极管Q1的发射极及第二三极管Q2的发射极与第一IGBT VT1的栅极共同连接。
[0036] 第三三极管Q3的基极及第四三极管Q4的基极与第二控制电路的输出端共同连接,第三三极管Q3的发射极及第四三极管Q4的发射极与第二IGBT VT2的栅极共同连接。
[0037] 其工作原理为:本方案以U相电压为例,+15V电压输入第一控制电路的电源输入端,-9.5V电压输入第一控制电路的公共端,变频器正常工作时,CPU将U相脉冲(PWM信号)输入第一控制电路的信号输入端,当PWM脉冲高电平信号(+15V)输入时,第一控制电路工作,+15V电压经第一控制电路输入第一三极管Q1及第二三极管Q2的基极,第一三极管Q1导通,+
15V电压经第一三极管Q1及后续电路输入第一IGBT VT1的栅极,而第一IGBT VT1的发射极接电路的负端,第一IGBT VT1的发射极电压为0V,第一IGBT VT1因UGE(栅-射极)电压为正电压而导通,输出U相电压。
[0038] 当CPU输入第一控制电路信号输入端的U+脉冲为高电平信号时,输入第二控制电路的信号输入端的U脉冲则为低电平信号,第二控制电路工作,-9.5V电压经第二控制电路的输出端输入第三三极管Q3及第四三极管Q4的基极,第四三极管Q4导通,第二IGBT VT2的栅极通过第四三极管Q4及后续电路接-9.5V电压,第二IGBT VT2的发射极接电路的负端,第二IGBT VT2的发射极电压为0V,第二IGBT VT2因UGE电压为负电压而截止,停止输出U相电压,进而可较好地控制IGBT的温度。
[0039] 在一些实施例中,为了提高控制电路的稳定性,可在第一控制电路设置第一控制器U1,在第二控制电路设置第二控制器U3。其中,第一控制器U1与第二控制器U3的功能及作用相同,其为一种光电耦合驱动器芯片,内部有光电耦合器和双管放大电路,分别设有8个管脚,具体为:1为空置(NC);2为正信号输入端(IN+);3为负信号输入端(IN-);4为空置(NC);5为公共端(GND);6为输出端(OUT);7为输出端(OUT);8为电源输入端(Vcc)。
[0040] 具体地,第一控制器U1的输出端与第一三极管Q1及第二三极管Q2的基极共同连接,将电平信号输入第一三极管Q1及第二三极管Q2。
[0041] 第二控制器U3的输出端与第三三极管Q3及第四三极管Q4的基极共同连接,将电平信号输入第三三极管Q3及第四三极管Q4。
[0042] 其工作原理为,当第一控制器U1或第二控制器U3的正信号输入端(IN+)及负信号输入端(IN-)之间加高电平信号时,第一三极管Q1或第三三极管Q3导通;第一控制器U1或第二控制器U3的正信号输入端(IN+)及负信号输入端(IN-)之间为低电平信号时,第二三极管Q2或第四三极管Q4导通。
[0043] 在一些实施例中,为了稳定输入电压信号,可将变压器Tr1设为第一次级绕组N1及第二次级绕组N2,将分压电路设为第一分压电路及第二分压电路。
[0044] 第一分压电路包括第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1及第二二极管D2。其中,第一二极管D1具有整流的作用,第一电容C1及第二电容C2具有滤波的作用,第一电阻R1具有限流的作用,第二二极管D2为稳压二极管。
[0045] 具体地,第一电容C1与第二电容C2串联连接,第一电阻R1与第二二极管D2串联连接,第一电容C1及第二电容C2的串联电路与第一电阻R1及第二二极管D2的串联电路并联连接。
[0046] 进一步地,第一二极管D1的阳极与变压器Tr1的第一次级绕组N1的一端连接,第一二极管D1的阴极与第一电容C1、第一电阻R1的一端及第一控制器U1的电源输入端(属于第一控制电路)共同连接。其中,第一电阻R1的另一端与第二二极管D2的阴极连接。
[0047] 变压器Tr1的第一次级绕组N1的另一端与第二电容C2的一端、第二二极管D2的阳极及第一IGBT VT1的集电极共同连接,第一二极管D1的阴极与第一三极管Q1的集电极连接。
[0048] 其工作原理为:变压器Tr1的第一次级绕组N1上的感应电动势经第一二极管D1对第一电容C1及第二电容C2进行充,得到24.5V电压,该电压由第一电阻R1及第二二极管D2分成+15V和-9.5V电压。其中,以第一电阻R1与第二二极管D2的连接点为0V(中性点),第一电阻R1的上端电压为+15V,第二二极管D2(即阳极侧)的下端电压为-9.5V。
[0049] 进一步地,第二分压电路设有第八二极管D8、第五电容C5、第六电容C6、第十二电阻R12及第九二极管D9。
[0050] 其中,第五电容C5与第六电容C6串联连接,第十二电阻R12与第九二极管D9串联连接,第五电容C5与第六电容C6的串联电路与第十二电阻R12与第九二极管D9的串联电路并联连接。
[0051] 第八二极管D8的阳极与变压器Tr1的第二次级绕组N2的一端连接,第八二极管D8的阴极与的第五电容C5、第十二电阻R12的一端及第二控制器U3的电源输入端(属于第二控制电路)共同连接。其中,第十二电阻R12的另一端与第九二极管D9的阴极连接。
[0052] 变压器Tr1的第二次级绕组N2的另一端与第六电容C6的一端、第九二极管D9的阳极及第二IGBT VT2的集电极共同连接,第八二极管D8的阴极与第三三极管Q3的集电极连接。
[0053] 需要说明的是,第二分压电路的工作原理与第一分压电路的工作原理一样,就不多赘述。
[0054] 在一些实施例中,为了保证IGBT桥臂电路不受瞬间电流击穿,可在电路中设置保护电路,其中,保护电路分为第一保护电路及第二保护电路,具体而言,在第一保护电路及第二保护电路内分别设有第一光电耦合器U2及第二光电耦合器U4。
[0055] 第一光电耦合器U2和第二光电耦合器U4分别设有8个管脚,1为空置(NC);2为正信号输入端(IN+);3为负信号输入端(IN-);4为空置(NC);5为公共端(GND);6为输出端(OUT);7为空置(NC);8为电源输入端(Vcc)。
[0056] 其中,第一保护电路设有第一光电耦合器U2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5及第五三极管Q5,上述元件构成第一IGBT VT1的保护电路。
[0057] 具体地,第一光电耦合器U2的正信号输入端(IN+)与第一二极管D1的阴极连接,第三二极管D3的阴极与第一IGBT VT1的集电极连接,第三二极管D3的阳极与第五二极管D5的阴极、第二电阻R2及第三电阻R3的一端共同连接,第二电阻R2的另一端与第一三极管Q1的集电极连接。
[0058] 第三电阻R3的另一端耦接于第四二极管D4的阳极,第四二极管D4的阴极与第四电阻R4及第三电容C3的一端共同连接,第四电阻R4及第三电容C3的另一端与第一三极管Q1及第二三极管Q2的基极连接。
[0059] 第五二极管D5的阳极通过第五电阻R5与第五三极管Q5的基极连接,第五三极管Q5的发射极与第一IGBT VT1的发射极及第二二极管D2的阴极共同连接,第五三极管Q5的集电极与第一光电耦合器U2的负信号输入端(IN-)连接。
[0060] 第一三极管Q1及第二三极管Q2的发射极通过第九电阻R9与第一IGBT VT1的栅极连接。其中,第七二极管D7的阴极与第一IGBT VT1的集电极连接,第七二极管D7的阳极与第一IGBT VT1的发射极连接。
[0061] 其工作原理为:当第一IGBT VT1正常导通时,其C、E极之间压降很低(约2V左右),第三二极管D3的阳极电压也较低,不足于击穿第五二极管D5,进而保护电路不工作。
[0062] 如果第一IGBT VT1出现过流情况,第一IGBT VT1的C、E极之间的压降增大,第三二极管D3的阳极电压升高,当电压大于9V时,第五二极管D5会被击穿,此时,有电流流过第五三极管Q5的发射结,第五三极管Q5导通,一方面第六二极管D6导通,第六二极管D6的阳极电压接近0V,第一三极管Q1因基极电压接近0V而由导通转为截止,第一IGBT VT1失去栅极电压而截止,从而避免IGBT因电流过大而烧坏。
[0063] 另一方面第五三极管Q5导通使第一光电耦合器U2内部光电耦合器导通,第一光电耦合器U2的5、6脚内部接通,6脚输出低电平,该电平作为GF/OC(接地/过流)信号去CPU。在第一IGBT VT1截止期间,IGBT的压降也很大,但第三二极管D3的阳极电压不会因此上升,因为此期间第一控制器U1的输出端输出电压为-9.5V,第四二极管D4导通,将第三二极管D3阳极电压拉低,第五二极管D5无法被击穿,即保护电路在IGBT截止期间不工作。
[0064] 进一步地,第二保护电路设有第二光电耦合器U4、第十二极管D10、第十一二极管D11、第十二二极管D12及第六三极管Q6,上述元件构成第二IGBT VT2的保护电路。
[0065] 具体地,第二光电耦合器U4的正信号输入端(IN+)与第八二极管D8的阴极连接,第十二极管D10的阴极与第二IGBT VT2的集电极连接,第十二极管D10的阳极与第十一二极管D11的阴极、第十三电阻R13及第十四电阻R14的一端共同连接,第十三电阻R13的另一端与第三三极管Q3的集电极连接。
[0066] 第十四电阻R14的另一端耦接于第十一二极管D11的阳极,第十一二极管D11的阴极与第十五电阻R15及第七电容C7的一端共同连接,第十五电阻R15及第七电容C7的另一端与第三三极管Q3及第四三极管Q4的基极连接。
[0067] 第十二二极管D12的阳极通过第十六电阻R15与第六三极管Q6的基极连接,第五三极管Q5的发射极与第一IGBT VT1的发射极及第二二极管D2的阴极共同连接,第六三极管Q6的集电极与第二光电耦合器U4的负信号输入端(IN-)连接。
[0068] 第三三极管Q3及第四三极管Q4的发射极通过第二十电阻R20与第二IGBT VT2的栅极连接。其中,第十三二极管D13的阴极与第二IGBT VT2的集电极连接,第十三二极管D13的阳极与第二IGBT VT2的发射极连接。其中,第二保护电路的工作原理与第一保护电路的工作原理一样,就不多赘述。
[0069] 在一些实施方式中,为了保证输入推挽电路信号的稳定性,可在电路中设置第八电阻R8及第十九电阻R19。具体地,第八电阻R8设在第一控制器U1的输出端及第一三极管Q1与第二三极管Q2的基极之间,第十九电阻R19设在第二控制器U3的输出端及第三三极管Q3与第四三极管Q4的基极之间,通过第八电阻R8及第十九电阻R19以稳定输入的信号。
[0070] 上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述,但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下,在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本实用新型的保护之内。
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