(57)【要約】      （修正有）【課題】電気回路で変圧を行う変圧装置において、入出力間での漏れ電流を低減し、回路規模の拡大を抑制しつつ大きな変圧比を実現する。【解決手段】直流又は商用交流の周波数である低周波の電源２と、負荷Ｒとの間に設けられる変圧装置１であって、それぞれの回路が、複数のスイッチＳｒ1、Ｓｒ２、Ｓｂ１，Ｓｂ２を有し、高周波のスイッチングにより、入力に対して出力の極性を交互に反転させる、前段回路及び後段回路と、前段回路の出力端と後段回路の入力端との間に介在するトランス５と、を備えている。前段回路及び後段回路の少なくとも一方は、電気回路により変圧を行うものである。【選択図】図１３
2019088127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流又は商用交流の周波数である低周波の電源と、負荷との間に設けられる変圧装置であって、
それぞれの回路が、複数のスイッチを有し、高周波のスイッチングにより、入力に対して出力の極性を交互に反転させる、前段回路及び後段回路と、
前記前段回路の出力端と前記後段回路の入力端との間に介在するトランスと、を備え、
前記前段回路及び前記後段回路の少なくとも一方は、基本回路構成として、
２の倍数である複数のスイッチを互いに直列に接続して成り、直列体のいずれか一端側から見て奇数番目のスイッチと偶数番目のスイッチとは交互にオン動作するスイッチ直列体と、
前記スイッチ直列体における各スイッチの相互接続点及び前記スイッチ直列体の両端点を合計ｍ個のノードとして、前記スイッチ直列体のいずれか一端側から１〜ｍの順番に見たとき、奇数ノードから引き出される複数の電路の集結先としての第１電路、及び、偶数ノードから引き出される一の電路であるか又は複数の電路の集結先としての第２電路と、
前記スイッチ直列体の一端から引き出される第３電路、及び、他端から引き出される第４電路と、
前記奇数ノードから前記第１電路までの間、及び、前記偶数ノードから前記第２電路までの間において、前記ｍ個のノードのうち少なくとも（ｍ−１）個のノードにそれぞれ対応して少なくとも１個存在しているように設けられているリアクタンス素子と、を備え、
前記第１電路及び前記第２電路の電路対並びに前記第３電路及び前記第４電路の電路対のいずれか一方が入力、他方が出力となる、変圧装置。
【請求項２】
前記トランスの２次側巻線は中点タップを有し、当該中点タップから当該２次側巻線の一端及び他端までがそれぞれ前記後段回路における前記リアクタンス素子でもある、請求項１に記載の変圧装置。
【請求項３】
前記トランスの１次側巻線は中点タップを有し、当該中点タップから当該１次側巻線の一端及び他端までがそれぞれ前記前段回路における前記リアクタンス素子でもある、請求項１又は請求項２に記載の変圧装置。
【請求項４】
所望の変圧比を、前記前段回路及び前記後段回路のそれぞれの変圧比の合成値で不足する分の変圧比を前記トランスの変圧比で調整して実現する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の変圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的な、鉄心を用いるトランスに代わり得るものとして、電気回路のみで変圧を行う新たな「変圧装置」が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。かかる変圧装置によれば、飛躍的な小型軽量化を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−８０３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような変圧装置は、電気回路のみで入力端から出力端までが構成されているため、入出力間の絶縁抵抗を高いレベルにすることが困難であり、そのため、入出力間で無視できない程度の漏れ電流が流れる。そこで、この漏れ電流を低減することが、次なる課題である。また、上記のような変圧装置において変圧比を大きくしようとすると、必然的に回路構成要素が増えて、回路規模が大きくなるという課題もあった。
【０００５】
かかる課題に鑑み、本発明は、電気回路のみで変圧を行う変圧装置に対し、入出力間での漏れ電流を低減し、回路規模の拡大を抑制しつつ大きな変圧比を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、直流又は商用交流の周波数である低周波の電源と、負荷との間に設けられる変圧装置であって、それぞれの回路が、複数のスイッチを有し、高周波のスイッチングにより、入力に対して出力の極性を交互に反転させる、前段回路及び後段回路と、前記前段回路の出力端と前記後段回路の入力端との間に介在するトランスと、を備えている。
前記前段回路及び前記後段回路の少なくとも一方は、基本回路構成として、２の倍数である複数のスイッチを互いに直列に接続して成り、直列体のいずれか一端側から見て奇数番目のスイッチと偶数番目のスイッチとは交互にオン動作するスイッチ直列体と、前記スイッチ直列体における各スイッチの相互接続点及び前記スイッチ直列体の両端点を合計ｍ個のノードとして、前記スイッチ直列体のいずれか一端側から１〜ｍの順番に見たとき、奇数ノードから引き出される複数の電路の集結先としての第１電路、及び、偶数ノードから引き出される一の電路であるか又は複数の電路の集結先としての第２電路と、前記スイッチ直列体の一端から引き出される第３電路、及び、他端から引き出される第４電路と、前記奇数ノードから前記第１電路までの間、及び、前記偶数ノードから前記第２電路までの間において、前記ｍ個のノードのうち少なくとも（ｍ−１）個のノードにそれぞれ対応して少なくとも１個存在しているように設けられているリアクタンス素子と、を備え、前記第１電路及び前記第２電路の電路対並びに前記第３電路及び前記第４電路の電路対のいずれか一方が入力、他方が出力となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の変圧装置によれば、電気回路で変圧を行う変圧装置において、入出力間での漏れ電流を低減し、回路規模の拡大を抑制しつつ大きな変圧比を実現可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１例に係る変圧装置を示す回路図である。
【図２】（ａ）は、図１における４つのスイッチのうち、上側にある２つのスイッチがオンで、下側にある２つのスイッチがオフであるときの、実体接続の状態を示す回路図である。（ｂ）は、（ａ）と同じ回路図を、階段状に書き換えた回路図である。
【図３】（ａ）は、図１における４つのスイッチのうち、下側にある２つのスイッチがオンで、上側にある２つのスイッチがオフであるときの、実体接続の状態を示す回路図である。（ｂ）は、（ａ）と同じ回路図を、階段状に書き換えた回路図である。
【図４】上が、変圧装置に対する入力電圧、下が、入力電流をそれぞれ表す波形図である。
【図５】変圧の中間段階での電圧、電流をそれぞれ表す波形図である。
【図６】上が、変圧装置からの出力電圧（の包絡線）、下が、出力電流（の包絡線）をそれぞれ表す波形図である。
【図７】第２例に係る変圧装置を示す回路図である。
【図８】上が、第２例の変圧装置に対する入力電圧、下が、入力電流をそれぞれ表す波形図である。
【図９】上が、変圧装置からの出力電圧（の包絡線）、下が、出力電流（の包絡線)をそれぞれ表す波形図である。
【図１０】第３例に係る変圧装置を示す回路図である。
【図１１】第４例に係る変圧装置を示す回路図である。
【図１２】後掲の図１３との比較のための、図１とは少し異なる変圧装置である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る変圧装置を示す回路図である。
【図１４】図１３の変圧装置に、インピーダンスを測定する回路を接続した図である。
【図１５】図１３の前段回路に着目した場合の、キャパシタの位置が異なる変圧装置を示す回路図である。
【図１６】図１３の後段回路に着目した場合の、インダクタの位置が異なる変圧装置を示す回路図である。
【図１７】高変圧比の一例として変圧比３２：１を実現する変圧装置を示す回路図である。
【図１８】中点タップ付きのトランスを使用した変圧装置を示す回路図である。
【図１９】図１８の等価回路である。
【図２０】１次側巻線，２次側巻線共に、中点タップ付きのトランスを使用した変圧装置を示す回路図である。
【図２１】変圧装置を大局的に見た概略構成を示すブロック図である。
【図２２】前段回路として選択しうる回路の基本形を示す図である。
【図２３】後段回路として選択しうる回路の基本形を示す図である。
【図２４】電源が直流電源である場合に変圧装置の後段回路として選択しうる回路の基本形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
【００１０】
（１）これは、直流又は商用交流の周波数である低周波の電源と、負荷との間に設けられる変圧装置であって、それぞれの回路が、複数のスイッチを有し、高周波のスイッチングにより、入力に対して出力の極性を交互に反転させる、前段回路及び後段回路と、前記前段回路の出力端と前記後段回路の入力端との間に介在するトランスと、を備えている。
前記前段回路及び前記後段回路の少なくとも一方は、基本回路構成として、２の倍数である複数のスイッチを互いに直列に接続して成り、直列体のいずれか一端側から見て奇数番目のスイッチと偶数番目のスイッチとは交互にオン動作するスイッチ直列体と、前記スイッチ直列体における各スイッチの相互接続点及び前記スイッチ直列体の両端点を合計ｍ個のノードとして、前記スイッチ直列体のいずれか一端側から１〜ｍの順番に見たとき、奇数ノードから引き出される複数の電路の集結先としての第１電路、及び、偶数ノードから引き出される一の電路であるか又は複数の電路の集結先としての第２電路と、前記スイッチ直列体の一端から引き出される第３電路、及び、他端から引き出される第４電路と、前記奇数ノードから前記第１電路までの間、及び、前記偶数ノードから前記第２電路までの間において、前記ｍ個のノードのうち少なくとも（ｍ−１）個のノードにそれぞれ対応して少なくとも１個存在しているように設けられているリアクタンス素子と、を備え、前記第１電路及び前記第２電路の電路対並びに前記第３電路及び前記第４電路の電路対のいずれか一方が入力、他方が出力となる。
【００１１】
上記のように構成された変圧装置では、複数のリアクタンス素子を含む前段回路及び後段回路の少なくとも一方が、電磁誘導ではなく、電気回路のみにより変圧を行うことができる。また、トランスにより１次−２次間の電気的絶縁を保って所望の変圧比で変圧を行うことができる。このような複合的変圧により、入出力間の電気的絶縁を確保しながら、大きな変圧比を実現可能とする。
こうして、電気回路で変圧を行う変圧装置において、入出力間での漏れ電流を低減し、回路規模の拡大を抑制しつつ大きな変圧比を実現可能とする。
【００１２】
（２）また、（１）の変圧装置において、前記トランスの２次側巻線は中点タップを有し、当該中点タップから当該２次側巻線の一端及び他端までがそれぞれ前記後段回路における前記リアクタンス素子でもある、という構成であってもよい。
この場合、トランスの巻線が後段回路のリアクタンス素子にもなるので、後段回路用にリアクタンス素子を別途設けなくてもよい。
【００１３】
（３）また、（１）又は（２）の変圧装置において、前記トランスの１次側巻線は中点タップを有し、当該中点タップから当該１次側巻線の一端及び他端までがそれぞれ前記前段回路における前記リアクタンス素子でもある、という構成であってもよい。
この場合、トランスの巻線が前段回路のリアクタンス素子にもなるので、前段回路用にリアクタンス素子を別途設けなくてもよい。
【００１４】
（４）また、（１）〜（３）のいずれかの変圧装置において、例えば、所望の変圧比を、前記前段回路及び前記後段回路のそれぞれの変圧比の合成値で不足する分の変圧比を前記トランスの変圧比で調整して実現することができる。
この場合、所望の任意の変圧比を正確に実現することができる。すなわち、前段回路及び後段回路のみでは所望の変圧比に正確に調整することが困難な場合でも、トランスの変圧比は任意に設定できるので、所望の任意の変圧比を正確に実現することができる。例えば、降圧の場合であれば、前段回路及び後段回路の変圧比の合成値は（１／偶数）の変圧比となるが、変圧装置全体として所望の変圧比が（１／奇数）である場合でも、トランスの変圧比の設定により、これを実現することができる。
【００１５】
［実施形態の詳細］
まず、前提となる、リアクタンス素子を用いた回路構成とスイッチングとによる変圧装置の構成例から説明する。
【００１６】
《前提第１例》
図１は、第１例に係る変圧装置１を示す回路図である。図において、変圧装置１は、交流電源２と、負荷Ｒ（Ｒは、抵抗値でもある。）との間に設けられている。変圧装置１は、一対のキャパシタＣ１，Ｃ２と、一対のインダクタＬ１，Ｌ２と、４つのスイッチＳｒ１，Ｓｒ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２と、これらのスイッチＳｒ１，Ｓｒ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２のオン／オフを制御するスイッチング制御部３と、を備えている。スイッチング制御部３のスイッチング周波数は、例えば１０ｋＨｚ以上である。
【００１７】
なお、一対のキャパシタＣ１，Ｃ２のキャパシタンス値は同じ値であってもよいし、互いに異なる値であってもよい。一対のインダクタＬ１，Ｌ２のインダクタンス値についても同様である。
図１のような変圧装置１は、電源側の前段回路として２個のキャパシタＣ１，Ｃ２を含み、負荷側の後段回路として２個のインダクタＬ１，Ｌ２を含むので、「２Ｃ２Ｌ」の変圧装置と称することとする。
【００１８】
スイッチＳｒ１，Ｓｒ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２及びスイッチング制御部３により、変圧装置１の回路接続の状態を切り替えるスイッチ装置４が構成されている。スイッチＳｒ１，Ｓｒ２は互いに同期して動作し、また、スイッチＳｂ１，Ｓｂ２は互いに同期して動作する。そして、スイッチＳｒ１，Ｓｒ２のペアと、スイッチＳｂ１，Ｓｂ２のペアとは、排他的に交互にオンとなるよう動作する。スイッチＳｒ１，Ｓｒ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２は、例えば、ＳｉＣ素子又はＧａＮ素子からなる半導体スイッチング素子である。ＳｉＣ素子又はＧａＮ素子は、例えばＳｉ素子に比べて、より高速なスイッチングが可能である。また、素子を多段に接続しなくても、充分な耐圧（例えば６ｋＶ／１個も可能）が得られる。
【００１９】
なお、図１においては、電源は交流電源２である。スイッチング周波数（１０ｋＨｚ以上）が速いので、変圧装置１は、商用交流の周波数（５０／６０Ｈｚ）に適用可能であるが、当然に、電源が直流であっても適用可能である。
また、スイッチＳｒ１，Ｓｒ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）であれば、逆並列のダイオードを内蔵するので、このような素子を２個、互いに逆向きの直列接続にするなどして双方向スイッチを実現する。なお、入力電圧Ｖｉｎが直流電圧の場合は片方向スイッチでよい。
【００２０】
図１において、一対のキャパシタＣ１，Ｃ２は、接続点Ｍ１において互いに直列に接続されている。そして、その直列体の両端に、交流電源２が接続されている。一対のキャパシタＣ１，Ｃ２の直列体には入力電圧ｖｉｎが印加され、入力電流ｉｉｎが流れる。
また、一対のインダクタＬ１，Ｌ２は、接続点Ｍ２において互いに直列に接続されている。そして、その直列体の両端に、キャパシタＣ１，Ｃ２を介した入力電圧ｖｍが印加され、入力電流ｉｍが流れる。負荷Ｒには、スイッチＳｒ２，Ｓｂ２のいずれかがオンのとき電流が流れる。ここで、負荷Ｒに印加される電圧をｖｏｕｔ、変圧装置１から負荷Ｒに流れる出力電流をｉｏｕｔとする。
【００２１】
図２の（ａ）は、図１における４つのスイッチＳｒ１，Ｓｒ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２のうち、上側にある２つのスイッチＳｒ１，Ｓｒ２がオンで、下側にある２つのスイッチＳｂ１，Ｓｂ２がオフであるときの、実体接続の状態を示す回路図である。なお、図１におけるスイッチ装置４の図示は省略している。また、図２の（ｂ）は、（ａ）と同じ回路図を、階段状に書き換えた回路図である。
一方、図３の（ａ）は、図１における４つのスイッチＳｒ１，Ｓｒ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２のうち、下側にある２つのスイッチＳｂ１，Ｓｂ２がオンで、上側にある２つのスイッチＳｒ１，Ｓｒ２がオフであるときの、実体接続の状態を示す回路図である。また、図３の（ｂ）は、（ａ）と同じ回路図を、階段状に書き換えた回路図である。
【００２２】
図２，図３の状態を交互に繰り返すことにより、キャパシタＣ１，Ｃ２の直列体の接続点Ｍ１を介して取り出される電圧は、さらに、インダクタＬ１，Ｌ２の直列体の接続点Ｍ２を介して取り出される電圧となる。すなわち、一対のキャパシタＣ１，Ｃ２を含む前段回路と、一対のインダクタＬ１，Ｌ２を含む後段回路を備えた回路構成であり、かつ、各段において、スイッチングにより、入力に対する出力の極性が反転する。なお、キャパシタＣ１，Ｃ２に関してはスイッチングにより交互に電流の向きが反転し、インダクタＬ１，Ｌ２に関してはスイッチングにより交互に電圧の向きが反転する。
【００２３】
上記のような動作をする変圧装置１では、一定条件下で、負荷変動（Ｒの値の変動）に関係なくｖｉｎ≒４ｖｏｕｔとなり、出力電圧は、入力電圧のほぼ１／４となることが確認されている（特許文献１より）。なお、負荷Ｒ以外での損失は無いので、出力電流は入力電流の約４倍、入力インピーダンスは抵抗値Ｒの１６倍になる。
【００２４】
一定条件とは、インダクタＬ１，Ｌ２のインダクタンスをＬ、キャパシタＣ１，Ｃ２のキャパシタンスをＣ、交流電源２の周波数をｆｏ、スイッチング周波数をｆＳとした場合の回路パラメータ条件として、インダクタンスに関しては、２πｆｏＬ＜＜Ｒ＜＜２πｆｓＬ、である。また、キャパシタンスに関しては、１／（２πｆｓＣ）＜＜Ｒ＜＜１／（２πｆｏＣ）である。この回路パラメータ条件が満たされることにより、負荷変動に対して変圧比が一定であることを確実に実現し、歪みの少ない、より安定した変圧動作が得られる。なお、不等号で示す差は、例えば、１桁以上、より好ましくは２桁以上の差があることが好ましい。
【００２５】
図４は、上が、変圧装置１に対する入力電圧、下が、入力電流をそれぞれ表す波形図である。
図５は、変圧の中間段階での電圧ｖｍ、電流ｉｍをそれぞれ表す波形図である。これは実際には、スイッチングによるパルス列によって構成され、全体として図示のような波形となる。
また、図６は、上が、変圧装置１からの出力電圧（の包絡線）、下が、出力電流（の包絡線）をそれぞれ表す波形図である。図４，図６の対比により明らかなように、電圧は１／４に変圧され、それに伴って、電流は４倍となる。
【００２６】
ここで、再度、図１の変圧装置１の構成を確認すると、変圧装置１は、スイッチＳｒ１，Ｓｂ１及びキャパシタＣ１，Ｃ２によって構成される前段回路、及び、スイッチＳｒ２，Ｓｂ２及びインダクタＬ１，Ｌ２によって構成される後段回路を備えている。前段回路は、互いに直列接続され交流電源２からの入力電圧を受ける複数のキャパシタＣ１，Ｃ２、及び、当該キャパシタＣ１，Ｃ２の各々に印加されている電圧を、スイッチＳｒ１，Ｓｂ１のオン／オフにより対象となる１個のキャパシタを交代しつつ、かつ、極性を反転させながら出力する回路となっている。同様に、後段回路は、互いに直列接続され、前段回路からの入力電圧を受ける複数のインダクタＬ１，Ｌ２、及び、当該インダクタＬ１，Ｌ２の各々に印加されている電圧を、スイッチＳｒ２，Ｓｂ２のオン／オフにより対象となる１個のインダクタを交代しつつ、かつ、極性を反転させながら出力する回路となっている。
【００２７】
変圧装置として変圧機能を発揮するためには、少なくとも前段回路及び後段回路の一方が、上述のような回路となっていることが必要である。但し、回路のバリエーションは他にもある（詳細後述）。
【００２８】
《前提第２例》
図７は、第２例に係る変圧装置１を示す回路図である。変圧装置１の実体は図１と同じであるが、図１との違いは、交流電源２と負荷Ｒとが、入れ替わっている点である。この場合、入力／出力が逆になるが、入力電圧は４倍に昇圧される。昇圧に伴って、出力電流は１／４になる。なお、回路パラメータ条件は、第１例と同様である。
【００２９】
図８は、上が、第２例の変圧装置１に対する入力電圧、下が、入力電流をそれぞれ表す波形図である。また、図９は、上が、変圧装置１からの出力電圧（の包絡線）、下が、出力電流（の包絡線)をそれぞれ表す波形図である。図８，図９の対比により明らかなように、電圧は４倍に変圧され、それに伴って、電流は１／４となる。
このように、図１又は図７に示す変圧装置１は、入力／出力の可逆性を有している。
【００３０】
《前提第３例》
図１０は、第３例に係る変圧装置１を示す回路図である。この変圧装置１は、スイッチＳｒ１，Ｓｒ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２の配置が図１と異なるが、その他の構成は図１と同じである。すなわち、図１０において、インダクタＬ１，Ｌ２側にあるスイッチＳｂ２，Ｓｒ２は、図１とは上下逆になっている。動作タイミングに関しては、図１の場合と同様に、スイッチＳｒ１，Ｓｒ２は互いに同期して動作し、また、スイッチＳｂ１，Ｓｂ２は互いに同期して動作する。そして、スイッチＳｒ１，Ｓｒ２のペアと、スイッチＳｂ１，Ｓｂ２のペアとは、排他的に交互にオンとなるよう動作する。なお、回路パラメータ条件は、第１例と同様である。
【００３１】
図１０の回路では、インダクタ側にあるスイッチＳｂ２，Ｓｒ２は、図１の回路とは逆相でスイッチング動作を行うことになる。
このようなスイッチ配置及び動作によれば、入力に対する出力の位相を、図１の場合と比べて、反転することができる。
【００３２】
《前提第４例》
図１１は、第４例に係る変圧装置１を示す回路図である。この変圧装置１では変圧比を大きくとるために、前段回路を拡大している。前段回路の基本は図１と同様の「２Ｃ」を８段構成にして「１６Ｃ」としている。この場合、スイッチ１６個（Ｓｒ１，Ｓｂ１，・・・，Ｓｒ８，Ｓｂ８）の他、キャパシタは例えば１６個（絶縁目的にキャパシタを要する場合は（１６＋１）個）、必要となる。このような前段回路は、入力電圧Ｖｉｎに対してＶｉｎ／１６を出力することがわかっている。後段回路は図１と同様であり、スイッチＳｒ９，Ｓｂ９及びインダクタＬ１，Ｌ２を有する。後段回路は、入力電圧Ｖｉｎ／１６に対してＶｉｎ／３２を出力する。
【００３３】
《変圧装置のインピーダンス》
図１２は、後掲の図１３との比較のための、図１とは少し異なる変圧装置１である。図１との違いは、前段回路にキャパシタＣ３、後段回路にインダクタＬ３がそれぞれ、追加されていることである。このようにキャパシタＣ３及びインダクタＬ３が追加されてはいるが、これらの素子は変圧に寄与しないので、この変圧装置１もタイプとしては「２Ｃ２Ｌ」である。キャパシタＣ３は低周波に対する絶縁目的で設けられ、インダクタＬ３は高周波に対する絶縁目的で設けられている。なお、例えばキャパシタンスは、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とも、４．７μＦとした。
【００３４】
《トランス付きの実施形態》
さて次に、図１３は、本発明の一実施形態に係る変圧装置１を示す回路図である。図において、変圧装置１は、交流電源２と、負荷Ｒ（Ｒは、抵抗値でもある。）との間に設けられている。そして、前段回路と後段回路との間に、トランス５が設けられている。すなわち、スイッチＳｒ１，Ｓｂ１及びキャパシタＣ１，Ｃ２による前段回路の出力電路対が、トランス５の１次巻線に接続されている。トランス５の２次側巻線の出力電圧は、後段回路への入力電圧となる。その他の回路構成及び回路の詳細は、図１と同様である。なお、例えばトランス５の巻き数比は１：１であり、巻き数は３７回巻である。
【００３５】
《インピーダンス比較》
図１４は、図１３の変圧装置１に、インピーダンスを測定する回路を接続した図である。すなわち、変圧装置１の入力端及び出力端の間に、交流電源６（１００Ｖ，５０Ｈｚ）から正弦波の電圧を印加し、流れる電流を電流センサ７で測定してインピーダンスを求める。図１２の変圧装置１（トランスなし）についても同様にインピーダンスを求める。
【００３６】
結果は、図１２の変圧装置１（トランスなし）の場合、約３００Ω、図１３の変圧装置１（トランスあり）の場合、約２０ＭΩであった。このように、トランス５を挿入することによって変圧装置１の入力端−出力端の絶縁性能を大幅に向上させることができる。また、トランス５の挿入位置を前段回路と後段回路との間にすることで、トランス５に印加される電圧の周波数はスイッチング周波数であり、高周波（例えば１０ｋＨｚ以上）である。従って、使用するトランスは高周波トランスであり、小型・軽量なものを使用することができる。また、巻き数比を任意に設定できるので、電気回路の規模増大を抑制しつつ、大きな変圧比を実現可能とする。
【００３７】
また、トランス５を用いることで、例えば、所望の変圧比を、前段回路及び後段回路のそれぞれの変圧比の合成値で不足する分の変圧比をトランスの変圧比で調整して実現することができる。この場合、所望の任意の変圧比を正確に実現することができる。すなわち、前段回路及び後段回路のみでは所望の変圧比に正確に調整することが困難な場合でも、トランスの変圧比は任意に設定できるので、所望の任意の変圧比を正確に実現することができる。例えば、降圧の場合であれば、前段回路及び後段回路の合成変圧比は（１／偶数）の変圧比となるが、変圧装置全体として所望の変圧比が（１／奇数）である場合でも、トランスの変圧比の設定により、これを実現することができる。具体例で言えば、例えば前段回路の変圧比が（１／２），トランス５の変圧比が（１／３．７５）、後段回路の変圧比が（１／２）であれば、全体としては（１／１５）という変圧比が得られる。
【００３８】
《リアクタンス素子の位置の変形例》
ここで、前段回路におけるキャパシタの挿入位置のバリエーションについて説明する。図１５は、図１３の前段回路１ｆに着目した場合の、キャパシタＣ１，Ｃ２の位置が異なる変圧装置１を示す回路図である。互いに直列に接続されたスイッチＳｒ１，Ｓｂ１の全体を「スイッチ直列体」として見た場合、スイッチ直列体の一端をノードｎ１１、他端をノードｎ１３、相互接続点をノードｎ１２として、２つのキャパシタの設け方は、図１３以外にも下記の例がある。
【００３９】
図１５において、（ａ）の前段回路１ｆでは、ノードｎ１２とトランス５の１次巻線とを繋ぐ電路にキャパシタＣ１が設けられ、ノードｎ１３と接続点Ｍ１との間にキャパシタＣ２が設けられる。
（ｂ）の前段回路１ｆでは、ノードｎ１１と接続点Ｍ１との間にキャパシタＣ１が設けられ、ノードｎ１２とトランス５の１次巻線とを繋ぐ電路にキャパシタＣ２が設けられる。
（ｃ）の前段回路１ｆでは、ノードｎ１１と接続点Ｍ１との間にキャパシタＣ１が設けられ、接続点Ｍ１とトランス５の１次巻線とを繋ぐ電路にキャパシタＣ２が設けられる。
（ｄ）の前段回路１ｆでは、ノードｎ１３と接続点Ｍ１との間にキャパシタＣ１が設けられ、接続点Ｍ１とトランス５の１次巻線とを繋ぐ電路にキャパシタＣ２が設けられる。
【００４０】
図１３及び図１５に示したキャパシタの設け方の要領は、以下のように表現できる。
すなわち、前段回路におけるキャパシタは少なくとも２つ必要であり、ノードｎ１１，ｎ１２，ｎ１３のそれぞれの相互間に少なくとも１つ存在するように挿入する必要がある。例えば、図１３において、ノードｎ１１とｎ１２との間にはトランス５の１次巻線経由でキャパシタＣ１があり、ノードｎ１２とｎ１３との間にはキャパシタＣ２があり、そして、ノードｎ１１とｎ１３との間にはキャパシタＣ１，Ｃ２がある。
【００４１】
別の例を挙げると、図１５の（ｃ）において、ノードｎ１１とｎ１２との間にはキャパシタＣ１，Ｃ２があり、ノードｎ１２とｎ１３との間にはキャパシタＣ２があり、そして、ノードｎ１１とｎ１３との間にはキャパシタＣ１がある。
【００４２】
この法則は、前段回路が「２Ｃ」のみならず「４Ｃ」、「６Ｃ」と増大しても同様に適用することができる。「２Ｃ」に対する倍数をｎ（自然数）とすると、前段回路におけるキャパシタは少なくとも２ｎ個必要であり、各ノードのそれぞれの相互間に少なくとも１つ挿入する必要がある。
【００４３】
次に、後段回路におけるインダクタの挿入位置のバリエーションについて説明する。
図１６は、図１３の後段回路１ｒに着目した場合の、インダクタＬ１，Ｌ２の位置が異なる変圧装置１を示す回路図である。互いに直列に接続されたスイッチＳｒ２，Ｓｂ２の全体を「スイッチ直列体」として見た場合、スイッチ直列体の一端をノードｎ２１、他端をノードｎ２３、相互接続点をノードｎ２２として、２つのインダクタの設け方は、図１３以外にも下記の例がある。
【００４４】
図１６において、（ａ）の後段回路１ｒでは、ノードｎ２２と負荷とを繋ぐ電路にインダクタＬ１が設けられ、ノードｎ２３と接続点Ｍ２との間にインダクタＬ２が設けられる。
（ｂ）の後段回路１ｒでは、ノードｎ２１と接続点Ｍ２との間にインダクタＬ１が設けられ、ノードｎ２２と負荷とを繋ぐ電路にインダクタＬ２が設けられる。
（ｃ）の後段回路１ｒでは、ノードｎ２１と接続点Ｍ２との間にインダクタＬ１が設けられ、接続点Ｍ２と負荷とを繋ぐ電路にインダクタＬ２が設けられる。
（ｄ）の後段回路１ｒでは、ノードｎ２３と接続点Ｍ２との間にインダクタＬ１が設けられ、接続点Ｍ２と負荷とを繋ぐ電路にインダクタＬ２が設けられる。
【００４５】
図１３及び図１６に示したインダクタの設け方の要領は、以下のように表現できる。
すなわち、後段回路におけるインダクタは少なくとも２つ必要であり、ノードｎ２１，ｎ２２，ｎ２３のそれぞれの相互間に少なくとも１つ挿入する必要がある。例えば、図１３において、ノードｎ２１とｎ２２との間には負荷Ｒ経由でインダクタＬ１があり、ノードｎ２２とｎ２３との間にはインダクタＬ２があり、そして、ノードｎ２１とｎ２３との間にはインダクタＬ１，Ｌ２がある。
【００４６】
別の例を挙げると、図１６の（ｂ）において、ノードｎ２１とノードｎ２２との間にはインダクタＬ１，Ｌ２があり、ノードｎ２２とｎ２３との間にはインダクタＬ２があり、そして、ノードｎ２１とｎ２３との間にはインダクタＬ１がある。
【００４７】
《高変圧比の変圧装置》
図１７は、高変圧比の一例として変圧比３２：１を実現する変圧装置１を示す回路図である。仮に、トランスを使用しないとすると、変圧比３２：１を実現する変圧装置１は図１１に示したように、例えば前段回路が８段の「１６Ｃ２Ｌ」の構成となる。この場合、回路素子数が増大する。しかしながら、図１７のように、例えば変圧比８：１のトランス５を中間に介在させれば、前段回路及び後段回路共に、最もシンプルな１段（２Ｃ２Ｌ）の構成でよい。すなわち、降圧の場合、入力電圧Ｖｉｎは前段回路で（Ｖｉｎ／２）に降圧され、トランスで（Ｖｉｎ／１６）にまで降圧され、最終的に後段回路で（Ｖｉｎ／３２）を出力することができる。
【００４８】
このような変圧装置１は、例えば、数百Ｖの交流入力、電力１ｋＷ程度の回路の場合、前段回路、および後段回路の１段分の体積は５００ｃｍ３程度、絶縁トランスは２００ｃｍ３程度である。この場合、図１１のトランス無し変圧装置１では、体積が、５００×８＋５００×１＋２００×０＝４５００ｃｍ３、図１７のトランス付き変圧装置１では５００×１＋５００×１＋２００×１＝１２００ｃｍ３となる。すなわち、図１７のトランス付き変圧装置１の体積は、図１１のトランス無し変圧装置１の体積の約２７％になり、コンパクト化が実現できる。
【００４９】
《中点タップトランスの活用》
図１８は、中点タップ付きのトランス５を使用した変圧装置１を示す回路図である。例えば、図１３と比較すれば明らかなように、後段回路として存在するはずのインダクタが、図１８の変圧装置１では、中点タップ付きのトランス５の巻線で代用（兼用）されている。図１８において、一対のスイッチＳｒ２，Ｓｂ２を互いに直列に接続して成るスイッチ直列体は、トランス５の２次側巻線の両端に接続されている。負荷Ｒは、２次巻線の中点タップと、スイッチ直列体の相互接続点であるノードｎ２２との間に接続されている。
【００５０】
図１９は、図１８の等価回路である。すなわち、トランス５の２次巻線は例えば、中点タップから一端までがインダクタＬ１、中点タップから他端までがインダクタＬ２と考えることができる。中点タップは、２つのインダクタＬ１，Ｌ２の接続点Ｍ２である。このように考えると、図１９の後段回路は、図１３の後段回路と同様である。従って、トランス５はそれ自身の持つ巻き数比で変圧を行い、その一方で、インダクタＬ１，Ｌ２を含む後段回路は１／２の変圧（降圧）を行うことができる。
【００５１】
トランス５の巻き数比を任意に設計することにより、変圧装置１全体としての変圧比を任意に設計することできる。例えば、回路全体の変圧比を４：１としたい場合、変圧比の巻き数比を１：１とすることで実現可能であり、回路全体の変圧比を８：１としたい場合、変圧比の巻き数比を２：１とすることで実現可能である。すなわち、前段回路２：１、トランス２：１、後段回路２：１の変圧比で降圧することができる。
【００５２】
図１８，図１９の場合、後段回路のインダクタが２つとも不要になるため、体積、重量を大きく削減可能である。例えば、数百μＨ、１０Ａ程度のインダクタの体積と重量はそれぞれ１つあたり約１００ｃｍ３、０．３〜０．５ｋｇである。この場合、インダクタ削減により、体積は約２０％削減、重量は約３０％削減が可能となる。
【００５３】
図２０は、１次側巻線，２次側巻線共に、中点タップ付きのトランス５を使用した変圧装置１を示す回路図である。この場合、前段回路も後段回路と対称な同様の構成となる。
この場合、図１８と比較してさらに、前段回路の２つのキャパシタが不要になるため、さらなる体積の削減が可能である。例えば、数百Ｖ耐圧、数μＦのコンデンサの体積は１つあたり２０〜５０ｃｍ３程度であるため、体積は約１０％の削減が期待できる。このような変圧装置１も、トランス５の巻き数比を任意に設計することで、全体としての変圧比を任意に設計することできる。例えば、回路全体の変圧比を４：１としたい場合、変圧比の巻き数比を４：１とすることで実現可能であり、回路全体の変圧比を８：１としたい場合、変圧比の巻き数比を８：１とすることで実現可能である。
【００５４】
《前段回路及び後段回路のバリエーション》
前段回路及び後段回路には種々のバリエーションがあるので、以下に補足説明する。
図２１は、変圧装置１を大局的に見た概略構成を示すブロック図である。すなわち、変圧装置１は、電源２と負荷Ｒとの間に設けられ、電源２と接続される前端側に入力ポートＰ１及びＰ２を有し、後端側に出力ポートＰ３及びＰ４を有する前段回路１ｆと、負荷Ｒと接続される後端側に出力ポートＰ７及びＰ８を有し、前端側に入力ポートＰ５及びＰ６を有する後段回路１ｒとを備えている。そして、前段回路１ｆと後段回路１ｒとの間に、トランス５が介在している。
【００５５】
図２２は、前段回路１ｆとして選択しうる回路の基本形を示す図である。
変圧装置１の前段回路としては、以下の（Ｆ１）〜（Ｆ５）のいずれかが選択可能である。但し、ここに示すのは基本形であり、リアクタンス素子（キャパシタ、インダクタ）を設ける電路上の位置については、さらに応用形もある（例えば図１５）。
【００５６】
（Ｆ１）は、図２２の（ａ）に示す前段回路１ｆである。
すなわち、（Ｆ１）は、一対のキャパシタをキャパシタ接続点で互いに直列に接続して成る直列体の両端がそれぞれ入力ポートＰ１及び入力ポートＰ２に接続され、キャパシタ接続点は出力ポートＰ４に接続され、入力ポートＰ１と出力ポートＰ３との間にある第１スイッチと、入力ポートＰ２と出力ポートＰ３との間にある第２スイッチとが、スイッチングにより交互にオン状態となる前段回路、である。
【００５７】
（Ｆ２）は、図２２の（ｂ）に示す前段回路１ｆを１ユニットとして、複数ユニットで多段化した前段回路である。多段化には、出力ポートＰ３に直結する線路にもキャパシタが必要になる。
すなわち、（Ｆ２）は、（Ｆ１）の前段回路において出力ポートＰ３に直結する線路にキャパシタを介挿したものを１ユニットとして、複数ユニットの入力ポートＰ１，Ｐ２を互いに直列に接続し、複数ユニットの出力ポートＰ３，Ｐ４を互いに並列に接続した前段回路、である。
【００５８】
（Ｆ３）は、図２２の（ｃ）に示す前段回路１ｆである。
すなわち、（Ｆ３）は、一対のインダクタをインダクタ接続点で互いに直列に接続して成る直列体の両端がそれぞれ出力ポートＰ３及び出力ポートＰ４に接続され、インダクタ接続点は入力ポートＰ２に接続され、入力ポートＰ１と出力ポートＰ３との間にある第１スイッチと、入力ポートＰ１と出力ポートＰ４との間にある第２スイッチとが、スイッチングにより交互にオン状態となる前段回路、である。
【００５９】
（Ｆ４）は、図２２の（ｄ）に示す前段回路１ｆを１ユニットとして、複数ユニットで多段化した前段回路である。多段化には、入力ポートＰ１に直結する線路にもインダクタが必要になる。
すなわち、（Ｆ３）の前段回路において入力ポートＰ１に直結する線路にインダクタを介挿したものを１ユニットとして、複数ユニットの前記入力ポートＰ１，Ｐ２を互いに直列に接続し、複数ユニットの前記出力ポートＰ３，Ｐ４を互いに並列に接続した前段回路、である。
【００６０】
（Ｆ５）は、図２２の（ｅ）に示す前段回路１ｆである。
すなわち、（Ｆ５）は、４個のスイッチによって構成され、入力ポートＰ１，Ｐ２から入力して出力ポートＰ３，Ｐ４から出力するフルブリッジ回路の前段回路、である。
【００６１】
図２３は、後段回路１ｒとして選択しうる回路の基本形を示す図である。但し、ここに示すのは基本形であり、リアクタンス素子（キャパシタ、インダクタ）を設ける電路上の位置については、さらに応用形もある（例えば図１６）。
変圧装置１の後段回路としては、以下の（Ｒ１）〜（Ｒ５）のいずれかが選択可能である。
【００６２】
（Ｒ１）は、図２３の（ａ）に示す後段回路１ｒである。
すなわち、（Ｒ１）は、一対のインダクタをインダクタ接続点で互いに直列に接続して成る直列体の両端がそれぞれ入力ポートＰ５及び入力ポートＰ６に接続され、インダクタ接続点は出力ポートＰ８に接続され、入力ポートＰ５と出力ポートＰ７との間にある第１スイッチと、入力ポートＰ６と出力ポートＰ７との間にある第２スイッチとが、スイッチングにより交互にオン状態となる後段回路、である。
【００６３】
（Ｒ２）は、図２３の（ｂ）に示す後段回路１ｒを１ユニットとして、複数ユニットで多段化した後段回路である。多段化には、出力ポートＰ７に直結する線路にもインダクタが必要になる。
すなわち、（Ｒ２）は、（Ｒ１）の後段回路において出力ポートＰ７に直結する線路にインダクタを介挿したものを１ユニットとして、複数ユニットの入力ポートＰ５，Ｐ６を互いに直列に接続し、複数ユニットの出力ポートＰ７，Ｐ８を互いに並列に接続した後段回路、である。
【００６４】
（Ｒ３）は、図２３の（ｃ）に示す後段回路１ｒである。
すなわち、（Ｒ３）は、一対のキャパシタをキャパシタ接続点で互いに直列に接続して成る直列体の両端がそれぞれ出力ポートＰ７及び出力ポートＰ８に接続され、キャパシタ接続点は入力ポートＰ６に接続され、入力ポートＰ５と出力ポートＰ７との間にある第１スイッチと、入力ポートＰ５と出力ポートＰ８との間にある第２スイッチとが、スイッチングにより交互にオン状態となる後段回路、である。
【００６５】
（Ｒ４）は、図２３の（ｄ）に示す後段回路１ｒを１ユニットとして、複数ユニットで多段化した後段回路である。多段化には、入力ポートＰ５に直結する線路にもキャパシタが必要になる。
すなわち、（Ｒ４）は、（Ｒ３）の後段回路において入力ポートＰ５に直結する線路にキャパシタを介挿したものを１ユニットとして、複数ユニットの入力ポートＰ５，Ｐ６を互いに直列に接続し、複数ユニットの出力ポートＰ７，Ｐ８を互いに並列に接続した後段回路、である。
【００６６】
（Ｒ５）は、図２３の（ｅ）に示す後段回路１ｒである。
すなわち、（Ｒ５）は、４個のスイッチによって構成され、入力ポートＰ５，Ｐ６から入力して出力ポートＰ７，Ｐ８から出力するフルブリッジ回路の後段回路、である。
【００６７】
そして、上記の前段回路（Ｆ１）〜（Ｆ５）のうちのいずれか一つと、後段回路（Ｒ１）〜（Ｒ５）のうちのいずれか一つとを備えて構成され、かつ、前段回路が（Ｆ５）で後段回路が（Ｒ５）であるという組み合わせは除外する変圧装置であればよい。
【００６８】
上記のように、各種の変圧比を容易に実現することができる。
さらに、上記のいずれかの前段回路・後段回路を備えた変圧装置を、複数組、縦続に構成してもよい。この場合、降圧・昇圧ともに、大きな変圧比を実現可能とする。
なお、上記各実施形態においては電源が交流電源２であるとしたが、上述の各変圧装置１は、直流電源にも適用可能であり、ＤＣ／ＤＣコンバータとしても使用可能である。
【００６９】
《直流電源の場合の後段回路のバリエーション》
電源が直流電源である場合に変圧装置１の後段回路としては、以下の（Ｒ１）〜（Ｒ５）のいずれかが選択可能である。なお、ダイオードは一種のスイッチである。すなわち、順方向に電圧がかかれば導通（オン）し、逆方向に電圧がかかれば非導通（オフ）となる。
【００７０】
（Ｒ１）は、図２４の（ａ）に示す後段回路１ｒである。
すなわち、（Ｒ１）は、一対のインダクタをインダクタ接続点で互いに直列に接続して成る直列体の両端がそれぞれ入力ポートＰ５及び入力ポートＰ６に接続され、インダクタ接続点は出力ポートＰ８に接続され、入力ポートＰ５と出力ポートＰ７との間にある第１ダイオードと、入力ポートＰ６と出力ポートＰ７との間にある第２ダイオードとが、入力電圧の極性に応じて交互に導通する後段回路、である。
【００７１】
（Ｒ２）は、図２４の（ｂ）に示す後段回路１ｒを１ユニットとして、複数ユニットで多段化した後段回路である。多段化には、出力ポートＰ７に直結する線路にもインダクタが必要になる。
すなわち、（Ｒ２）は、（Ｒ１）の後段回路において出力ポートＰ７に直結する線路にインダクタを介挿したものを１ユニットとして、複数ユニットの入力ポートＰ５，Ｐ６を互いに直列に接続し、複数ユニットの出力ポートＰ７，Ｐ８を互いに並列に接続した後段回路、である。
【００７２】
（Ｒ３）は、図２４の（ｃ）に示す後段回路１ｒである。
すなわち、（Ｒ３）は、一対のキャパシタをキャパシタ接続点で互いに直列に接続して成る直列体の両端がそれぞれ出力ポートＰ７及び出力ポートＰ８に接続され、キャパシタ接続点は入力ポートＰ６に接続され、入力ポートＰ５と出力ポートＰ７との間にある第１ダイオードと、入力ポートＰ５と出力ポートＰ８との間にある第２ダイオードとが、入力電圧の極性に応じて交互に導通する後段回路、である。
【００７３】
（Ｒ４）は、図２４の（ｄ）に示す後段回路１ｒを１ユニットとして、複数ユニットで多段化した後段回路である。多段化には、入力ポートＰ５に直結する線路にもキャパシタが必要になる。
すなわち、（Ｒ４）は、（Ｒ３）の後段回路において入力ポートＰ５に直結する線路にキャパシタを介挿したものを１ユニットとして、複数ユニットの入力ポートＰ５，Ｐ６を互いに直列に接続し、複数ユニットの出力ポートＰ７，Ｐ８を互いに並列に接続した後段回路、である。
【００７４】
（Ｒ５）は、図２４の（ｅ）に示す後段回路１ｒである。
すなわち、（Ｒ５）は、４個のダイオードによって構成され、入力ポートＰ５，Ｐ６から入力して出力ポートＰ７，Ｐ８から出力するフルブリッジ回路の後段回路、である。
【００７５】
なお、図２４の（ａ）〜（ｄ）におけるダイオードの向きは、個々のダイオードが図示と逆向き（アノード・カソードが逆）であってもよい。
【００７６】
以上のように、電源が直流電源である場合は、後段の回路バリエーションが多くなり、まず、交流電源の場合と同様に、図２２の前段回路（Ｆ１）〜（Ｆ５）のうちのいずれか一つと、図２３の後段回路（Ｒ１）〜（Ｒ５）のうちのいずれか一つとを備えて構成され、かつ、前段回路が（Ｆ５）で後段回路が（Ｒ５）であるという組み合わせは除外する変圧装置であればよい。
また、図２２の前段回路（Ｆ１）〜（Ｆ５）のうちのいずれか一つと、図２４の後段回路（Ｒ１）〜（Ｒ５）のうちのいずれか一つとを備えて構成され、かつ、前段回路が（Ｆ５）で後段回路が（Ｒ５）であるという組み合わせは除外する変圧装置であればよい。
【００７７】
《まとめ》
以上、総括すると、本明細書の実施形態として開示する変圧装置は、直流又は商用交流の周波数である低周波の電源と、負荷との間に設けられる変圧装置である。そして、この変圧装置は、前段回路と後段回路とを備え、前段回路の出力端と後段回路の入力端との間にはトランスが介在する。前段回路及び後段回路はそれぞれ、複数のスイッチを有し、高周波のスイッチングにより、入力に対して出力の極性を交互に反転させるものである。
【００７８】
そして、前段回路及び後段回路の少なくとも一方は、２の倍数である複数のスイッチを互いに直列に接続して成り、直列体のいずれか一端側から見て奇数番目のスイッチと偶数番目のスイッチとは交互にオン動作するスイッチ直列体を備えている。
【００７９】
また、スイッチ直列体における各スイッチの相互接続点及びスイッチ直列体の両端点を合計ｍ個のノードとして、スイッチ直列体のいずれか一端側から１〜ｍの順番に見たとき、奇数ノードから引き出される複数の電路の集結先としての第１電路、及び、偶数ノードから引き出される一の電路であるか又は複数の電路の集結先としての第２電路と、スイッチ直列体の一端から引き出される第３電路、及び、他端から引き出される第４電路と、がある。
【００８０】
リアクタンス素子は、奇数ノードから第１電路までの間、及び、偶数ノードから第２電路までの間において、ｍ個のノードのうち少なくとも（ｍ−１）個のノードにそれぞれ対応して少なくとも１個存在しているように設けられている。そして、第１電路及び第２電路の電路対及び第３電路及び第４電路の電路対のいずれか一方が入力、他方が出力となる。
【００８１】
上記電路等に関しての一般的記述を、例えば図１３に当てはめてみると、前段回路には、スイッチ直列体（Ｓｒ１，Ｓｂ１）における各スイッチの相互接続点（ｎ１２）及びスイッチ直列体の両端点（ｎ１１，ｎ１３）を合計ｍ個（ここでは３個）のノードとして、スイッチ直列体のいずれか一端側から１〜ｍ（１〜３）の順番に見たとき、奇数ノード（ｎ１１，ｎ１３）から引き出される複数の電路の集結先としての第１電路（接続点Ｍ１からトランス５の１次巻線への電路）、及び、偶数ノード（ｎ１２）から引き出される一の電路であるか又は複数の電路の集結先としての第２電路（ノードｎ１２からトランス５の１次巻線への電路）と、スイッチ直列体の一端から引き出される第３電路（ノードｎ１１から交流電源２への電路）、及び、他端から引き出される第４電路（ノードｎ１３から交流電源２への電路）と、がある。
【００８２】
そして、リアクタンス素子（キャパシタＣ１，Ｃ２）は、奇数ノードから第１電路までの間、及び、偶数ノードから第２電路までの間において、ｍ個のノードのうち、少なくとも（ｍ−１）個（ここでは２個）のノード（ｎ１１，ｎ１３）に対応して少なくとも１個存在する。そして、第１電路及び第２電路の電路対及び第３電路及び第４電路の電路対のいずれか一方（ここでは後者）が入力、他方（ここでは前者）が出力となる。
【００８３】
一方、図１３の後段回路には、スイッチ直列体（Ｓｒ２，Ｓｂ２）における各スイッチの相互接続点（ｎ２２）及びスイッチ直列体の両端点（ｎ２１，ｎ２３）を合計ｍ個（ここでは３個）のノードとして、スイッチ直列体のいずれか一端側から１〜ｍ（１〜３）の順番に見たとき、奇数ノード（ｎ２１，ｎ２３）から引き出される複数の電路の集結先としての第１電路（接続点Ｍ２から負荷Ｒへの電路）、及び、偶数ノード（ｎ２２）から引き出される一の電路であるか又は複数の電路の集結先としての第２電路（ノードｎ２２から負荷Ｒへの電路）と、スイッチ直列体の一端から引き出される第３電路（ノードｎ２１からトランス５の２次巻線への電路）、及び、他端から引き出される第４電路（ノードｎ２３からトランス５の２次巻線への電路）と、がある。
【００８４】
そして、リアクタンス素子（インダクタＬ１，Ｌ２）は、奇数ノードから第１電路までの間、及び、偶数ノードから第２電路までの間において、ｍ個のノードのうち、少なくとも（ｍ−１）個（ここでは２個）のノード（ｎ２１，ｎ２３）に対応して少なくとも１個存在する。そして、第１電路及び第２電路の電路対及び第３電路及び第４電路の電路対のいずれか一方（ここでは後者）が入力、他方（ここでは前者）が出力となる。
【００８５】
なお、その他の回路バリエーションでも同様の関係となる。
【００８６】
このような回路構成を備えた変圧装置では、複数のリアクタンス素子を含む前段回路及び後段回路の少なくとも一方が、電磁誘導ではなく、電気回路のみにより変圧を行うことができる。また、トランスにより１次−２次間の電気的絶縁を保って所望の変圧比で変圧を行うことができる。このような複合的変圧により、入出力間の電気的絶縁を確保しながら、大きな変圧比を実現可能とする。
【００８７】
《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８８】
１  変圧装置
１ｆ  前段回路
１ｒ  後段回路
２  交流電源、電源
３  スイッチング制御部
４  スイッチ装置
５  トランス
６  交流電源
７  電流センサ
Ｃ１〜Ｃ３  キャパシタ
Ｌ１〜Ｌ３  インダクタ
Ｓｂ１〜Ｓｂ９  スイッチ
Ｓｒ１〜Ｓｒ９  スイッチ
Ｍ１，Ｍ２  接続点
ｎ１１，ｎ１２，ｎ１３，ｎ２１，ｎ２２，ｎ２３  ノード
Ｐ１〜Ｐ８  ポート
Ｒ  負荷
【図１】
2019088127.tif 000003
【図２】
2019088127.tif 000004
【図３】
2019088127.tif 000005
【図４】
2019088127.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019088127.tif 000010
【図９】
2019088127.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2019088127.tif 000015
【図１４】
2019088127.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2019088127.tif 000018
【図１７】
2019088127.tif 000019
【図１８】
2019088127.tif 000020
【図１９】
2019088127.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2019088127.tif 000023
【図２２】
2019088127.tif 000024
【図２３】
2019088127.tif 000025
【図２４】
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