CN204316337U - 变压装置 - Google Patents

Abstract

一种变压装置，设置在电源和负载之间，包括分别具有进行使相对于输入的输出的极性交替反转的开关动作的功能的前级电路以及后级电路，所述变压装置包括：串联体，设置在前级电路以及后级电路中的至少一方，将一对电抗元件在连接点中相互串联连接而成；以及开关装置，在将串联体的两端设为第一端口的情况下，使串联体的一端和连接点之间以及串联体的另一端和连接点之间通过开关动作而交替且反转极性而设为第二端口，执行从第一端口到第二端口的电力的传输以及从第二端口到第一端口的电力的传输中的任一个。

Description

变压装置

技术领域

本实用新型涉及变压装置。

背景技术

在商用交流的配送电系统中，使用变压器。在供电对象的附近，使用例如将6600V(50Hz或者60Hz)变压为200V的柱上变压器(参照非专利文献1)。这样的柱上变压器中，成为导线的粗线圈卷绕在铁心上，有相应的重量。此外，若进一步包括绝缘油或壳，则例如在直径40cm、高度80cm的类型中有200kg左右的重量。

另一方面，面向作为下一代电力系统的智能电网的实现，正在进行SST(Solid-State Transformer，固态变压器)的研究。在SST中，使用高频变压器(例如，参照非专利文献2)。

【现有技术文献】

【非专利文献】

【非专利文献1】

中部电力主页、“柱上变压器”、[online]、[平成25年7月19日检索]、互联网

＜URL：http://www.chuden.co.jp/e-museum/guide/3floor/exhibit_c23.html＞

【非专利文献2】

Falcones，S.：et al.，Power and Energy Society General Meeting，2010 IEEE，pp.1-8，Minneapolis，July 2010

现有的柱上变压器重，因此，不容易安装。此外，柱上需要用于容纳其外形尺寸的足够大的安装空间。

另一方面，高频变压器不能避免寄生电容的影响，存在设计上的困难性。

实用新型内容

鉴于这样的现有的问题点，本实用新型的目的在于，提供一种小型轻量且不需要如现有的变压器那样的磁耦合或电磁感应、互电感用的线圈或铁心等的划时代的下一代的变压装置。

本实用新型是一种变压装置，设置在电源和负载之间，包括：前级电路，在与所述电源连接的前端侧具有输入端口P1以及P2，在后端侧具有输出端口P3以及P4；以及后级电路，在与所述负载连接的后端侧具有输出端口P7以及P8，在前端侧具有输入端口P5以及P6，

作为所述前级电路，能够选择以下的(F1)～(F5)中的任一个：

(F1)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P1以及所述输入端口P2，所述电容器连接点连接到所述输出端口P4，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P2和所述输出端口P3之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F2)将在所述(F1)的前级电路中在与所述输出端口P3直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F3)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P3以及所述输出端口P4，所述电感器连接点连接到所述输入端口P2，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P1和所述输出端口P4之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F4)将在所述(F3)的前级电路中在与所述输入端口P1直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F5)由四个开关构成，从所述输入端口P1、P2输入并从所述输出端口P3、P4输出的全桥电路的前级电路，

此外，作为所述后级电路，能够选择以下的(R1)～(R5)中的任一个：

(R1)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P5以及所述输入端口P6，所述电感器连接点连接到所述输出端口P8，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一开关和位于所述输入端口P6和所述输出端口P7之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的后级电路；

(R2)将在所述(R1)的后级电路中在与所述输出端口P7直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R3)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P7以及所述输出端口P8，所述电容器连接点连接到所述输入端口P6，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一开关和位于所述输入端口P5和所述输出端口P8之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的后级电路；

(R4)将在所述(R3)的后级电路中在与所述输入端口P5直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R5)由四个开关构成，从所述输入端口P5、P6输入并从所述输出端口P7、P8输出的全桥电路的后级电路，

包括所述前级电路(F1)～(F5)中的任一个和所述后级电路(R1)～(R5)中的任一个而构成，并且，排除前级电路为(F5)且后级电路为(R5)的组合。

此外，从其他观点出发，本实用新型是一种变压装置，设置在电源和负载之间，包括分别具有进行使相对于输入的输出的极性交替反转的开关动作的功能的前级电路以及后级电路，所述变压装置包括：串联体，设置在所述前级电路以及所述后级电路中的至少一方，将一对电抗元件在连接点中相互串联连接而成；以及开关装置，在将所述串联体的两端设为第一端口的情况下，使所述串联体的一端和所述连接点之间以及所述串联体的另一端和所述连接点之间通过开关动作而交替且反转极性而设为第二端口，执行从所述第一端口到所述第二端口的电力的传输以及从所述第二端口到所述第一端口的电力的传输中的任一个。

此外，优选若所述串联体为一对电感器的串联体，且将所述电源的频率设为f_o，将开关频率设为fs，将任意的所述电感器的电感值设为L，将所述负载的电阻值设为R，则2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL。

此外，优选若所述串联体为一对电容器的串联体，且将所述电源的频率设为f_o，将开关频率设为fs，将任意的所述电容器的电容值设为C，将所述负载的电阻值设为R，则1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)。

此外，优选在设置有所述串联体的电路中，在没有与所述串联体的连接点连接的一方的输出用的线路中插入电容器。

此外，优选在所述前级电路和所述后级电路之间插入分布常数电路，该分布常数电路包括：将所述前级电路的输出的频率设为f，将频率f的波长设为λ，长度为λ/4的第一转换器；以及在该第一转换器的末端和所述后级电路之间设置的长度为λ/4的第二转换器。

此外，优选在所述前级电路和所述后级电路之间插入二端子对电路，该二端子对电路如下：将4以上的自然数设为n，将n个电抗元件相互连接而构成，相对于所述负载的任意的电阻值R，所述二端子对电路的输入阻抗Z_in的实数分量将k设为常数，由k·R表示，且虚数分量为0。

此外，本实用新型是一种变压装置，将上述变压装置以多个组、级联而构成。

此外，优选利用电缆的电容以及电感作为电容器、电感器或者电抗元件。

另外，电抗元件是具有电感性电抗的电感器或者具有电容性电抗的电容器。

另一方面，若将电源限定于直流电源，则进一步还有其他的结构。即，本实用新型是一种变压装置，设置在直流电源和负载之间，包括：前级电路，在与所述电源连接的前端侧具有输入端口P1以及P2，在后端侧具有输出端口P3以及P4；以及后级电路，在与所述负载连接的后端侧具有输出端口P7以及P8，在前端侧具有输入端口P5以及P6，

作为所述前级电路，能够选择以下的(F1)～(F5)中的任一个：

(F1)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P1以及所述输入端口P2，所述电容器连接点连接到所述输出端口P4，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P2和所述输出端口P3之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F2)将在所述(F1)的前级电路中在与所述输出端口P3直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F3)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P3以及所述输出端口P4，所述电感器连接点连接到所述输入端口P2，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P1和所述输出端口P4之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F4)将在所述(F3)的前级电路中在与所述输入端口P1直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F5)由四个开关构成，从所述输入端口P1、P2输入并从所述输出端口P3、P4输出的全桥电路的前级电路，

此外，作为所述后级电路，能够选择以下的(R1)～(R5)中的任一个：

(R1)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P5以及所述输入端口P6，所述电感器连接点连接到所述输出端口P8，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一二极管和位于所述输入端口P6和所述输出端口P7之间的第二二极管根据输入电压的极性而交替导通的后级电路；

(R2)将在所述(R1)的后级电路中在与所述输出端口P7直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R3)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P7以及所述输出端口P8，所述电容器连接点连接到所述输入端口P6，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一二极管和位于所述输入端口P5和所述输出端口P8之间的第二二极管根据输入电压的极性而交替导通的后级电路；

(R4)将在所述(R3)的后级电路中在与所述输入端口P5直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R5)由四个二极管构成，从所述输入端口P5、P6输入并从所述输出端口P7、P8输出的全桥电路的后级电路，

包括所述前级电路(F1)～(F5)中的任一个和所述后级电路(R1)～(R5)中的任一个而构成，并且，排除前级电路为(F5)且后级电路为(R5)的组合。

通过将本实用新型的变压装置作为电力用的变压器来使用，不需要包括线圈或铁心等的现有的变压器。因此，能够实现变压器的飞跃性的小型轻量化以及伴随于此的低成本化。

附图说明

图1是表示第一实施方式的变压装置的电路图。

图2(a)是表示在图1中的四个开关中，位于上侧的两个开关接通、位于下侧的两个开关断开时的、实体连接的状态的电路图。图2(b)是将与图2(a)相同的电路图改写为阶段状的电路图。

图3(a)是表示在图1中的四个开关中，位于下侧的两个开关接通、位于上侧的两个开关断开时的、实体连接的状态的电路图。此外，图3(b)是将与图3(a)相同的电路图改写为阶段状的电路图。

图4是分别表示对于变压装置的输入电压以及输入电流的波形图。

图5是分别表示在变压的中间阶段的电压以及电流的波形图。

图6是分别表示来自变压装置的输出电压以及输出电流的波形图。

图7是表示第二实施方式的变压装置的电路图。

图8是分别表示对于图7所示的变压装置的输入电压以及输入电流的波形图。

图9是分别表示来自图7所示的变压装置的输出电压以及输出电流的波形图。

图10是表示第三实施方式的变压装置的电路图。

图11是表示第四实施方式的变压装置的电路图。

图12是表示第五实施方式的变压装置的电路图。

图13是表示第六实施方式的变压装置的电路图。

图14是表示第七实施方式的变压装置的电路图。

图15是表示第八实施方式的变压装置的电路图。

图16是表示第九实施方式的变压装置的电路图。

图17是表示第十实施方式的变压装置的电路图。

图18是表示第十一实施方式的变压装置的电路图。

图19是表示第十二实施方式的变压装置的前级电路的电路图。

图20是表示第十二实施方式的变压装置的后级电路的电路图。

图21是相当于图1的实验用的电路图的例。

图22是表示大体上观察各实施方式的变压装置的概略结构的框图。

图23(a)、23(b)、23(c)、23(d)、23(e)是表示能够作为变压装置的前级电路来选择的电路的基本形的图。

图24(a)、24(b)、24(c)、24(d)、24(e)是表示能够作为变压装置的后级电路来选择的电路的基本形的图。

图25是表示基于分布常数电路的变压装置的连接图。

图26是将图1所示的变压装置和图25的变压装置进行了组合的电路图。

图27是表示基于二端子对电路(四端子电路)的变压装置的概念的图。

图28是表示构成电路的元素数的想法的图。

图29(a)、29(b)、29(c)、29(d)是表示能够由最小的元素数4构成的电路结构中的四个模式的图。

图30是表示4A型的电路结构的图。

图31是表示4A型的电路结构的实例6模式的图。

图32是将图1所示的变压装置和具有4A型的电路结构的变压装置进行了组合的电路图。

图33是表示4B型的电路结构的图。

图34是表示4B型的电路结构的实例6模式的图。

图35是将图1所示的变压装置和具有4B型的电路结构的变压装置进行了组合的电路图。

图36是表示4C型的电路结构的图。

图37是表示4C型的电路结构的实例6模式的图。

图38是将图1所示的变压装置和具有4C型的电路结构的变压装置进行了组合的电路图。

图39是表示4D型的电路结构的图。

图40是表示4D型的电路结构的实例2模式的图。

图41是将图1所示的变压装置和具有4D型的电路结构的变压装置进行了组合的电路图。

图42(a)是表示n＝5的第一例的电路结构的图。图42(b)表示T型电路。

图43(a)是表示n＝5的第二例的电路结构的图。图43(b)表示π型电路。

图44(a)是表示n＝6的第一例的电路结构的图。图44(b)是表示n＝6的第二例的电路结构的图。

图45是将图19的前级电路的三个单元仅由两个单元改写的电路图。

图46是与图45等效的电路。

图47是表示在图12的变压装置的前级电路和后级电路之间插入了基于后述的集中常数电路的变压装置的复合式的变压装置的电路图。

图48是表示第十三实施方式的变压装置1的电路图。

图49是在图48的变压装置中附加了环流二极管的电路图。

图50(a)、50(b)、50(c)、50(d)、50(e)是表示在使用了二极管的情况下的、能够作为后级电路来选择的电路的基本形的图。

图51是表示对于直流电源的变压装置的使用例的连接图。

具体实施方式

[实施方式的主旨]

作为本实用新型的实施方式的主旨，至少包括以下。

(1)其是一种变压装置，设置在电源和负载之间，包括：前级电路，在与所述电源连接的前端侧具有输入端口P1以及P2，在后端侧具有输出端口P3以及P4；以及后级电路，在与所述负载连接的后端侧具有输出端口P7以及P8，在前端侧具有输入端口P5以及P6，

作为所述前级电路，能够选择以下的(F1)～(F5)中的任一个：

(F1)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P1以及所述输入端口P2，所述电容器连接点连接到所述输出端口P4，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P2和所述输出端口P3之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F2)将在所述(F1)的前级电路中在与所述输出端口P3直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F3)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P3以及所述输出端口P4，所述电感器连接点连接到所述输入端口P2，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P1和所述输出端口P4之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F4)将在所述(F3)的前级电路中在与所述输入端口P1直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F5)由四个开关构成，从所述输入端口P1、P2输入并从所述输出端口P3、P4输出的全桥电路的前级电路，

此外，作为所述后级电路，能够选择以下的(R1)～(R5)中的任一个：

(R1)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P5以及所述输入端口P6，所述电感器连接点连接到所述输出端口P8，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一开关和位于所述输入端口P6和所述输出端口P7之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的后级电路；

(R2)将在所述(R1)的后级电路中在与所述输出端口P7直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R3)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P7以及所述输出端口P8，所述电容器连接点连接到所述输入端口P6，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一开关和位于所述输入端口P5和所述输出端口P8之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的后级电路；

(R4)将在所述(R3)的后级电路中在与所述输入端口P5直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R5)由四个开关构成，从所述输入端口P5、P6输入并从所述输出端口P7、P8输出的全桥电路的后级电路，

包括所述前级电路(F1)～(F5)中的任一个和所述后级电路(R1)～(R5)中的任一个而构成，并且，排除前级电路为(F5)且后级电路为(R5)的组合。

在如上述(1)那样构成的变压装置中，能够通过电路结构和开关动作来进行变压。通过将这样的变压装置作为电力用的变压器来使用，不需要包括线圈或铁心等的现有的变压器。因此，能够实现变压器的飞跃性的小型轻量化以及伴随于此的低成本化。此外，也解除了在高频变压器中成为课题的寄生电容、漏磁场产生的问题，能够实现低损耗的变压器。

(2)此外，若进行不同的表现，则其是一种变压装置，设置在电源和负载之间，包括分别具有进行使相对于输入的输出的极性交替反转的开关动作的功能的前级电路以及后级电路，所述变压装置包括：串联体，设置在所述前级电路以及所述后级电路中的至少一方，将一对电抗元件在连接点中相互串联连接而成；以及开关装置，在将所述串联体的两端设为第一端口的情况下，使所述串联体的一端和所述连接点之间以及所述串联体的另一端和所述连接点之间通过开关动作而交替且反转极性而设为第二端口，执行从所述第一端口到所述第二端口的电力的传输以及从所述第二端口到所述第一端口的电力的传输中的任一个。

在如上述(2)那样构成的变压装置中，能够通过包括一对电抗元件的电路结构和开关动作来进行变压。通过将这样的变压装置作为电力用的变压器来使用，不需要包括线圈或铁心等的现有的变压器。因此，能够实现变压器的飞跃性的小型轻量化以及伴随于此的低成本化。此外，也解除了在高频变压器中成为课题的寄生电容、漏磁场产生的问题，能够实现低损耗的变压器。

(3)此外，优选在(1)或者(2)的变压装置中，若所述串联体为一对电感器的串联体，且将所述电源的频率设为f_o，将开关频率设为fs，将任意的所述电感器的电感值设为L，将所述负载的电阻值设为R，则

2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL。

此时，能够获得失真少的、进一步稳定的变压动作。另外，由不等号表示的差优选为例如1位以上、更优选为2位以上的差。

(4)此外，优选在(1)或者(2)的变压装置中，若所述串联体为一对电容器的串联体，且将所述电源的频率设为f_o，将开关频率设为fs，将任意的所述电容器的电容值设为C，将所述负载的电阻值设为R，则

1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)。

此时，能够获得失真少的、进一步稳定的变压动作。另外，由不等号表示的差优选为例如1位以上、更优选为2位以上的差。

(5)此外，在(1)或者(2)的变压装置中，也可以是在没有与所述串联体的连接点连接的一方的输出用的线路中插入电容器的结构。

此时，在装置发生故障的情况下或在线路中有接地或短路的情况下，能够抑制从电源对负载流入过电流。

(6)此外，在(1)～(5)中的任一个的变压装置中，也可以在所述前级电路和所述后级电路之间插入分布常数电路，该分布常数电路包括：将所述前级电路的输出的频率设为f，将频率f的波长设为λ，长度为λ/4的第一转换器；以及在该第一转换器的末端和所述后级电路之间设置的长度为λ/4的第二转换器。

此时，被插入的分布常数电路具有变压功能。因此，通过与分布常数电路的变压功能进行组合，能够设为能够进行变压比的宽范围的设计的变压装置。

(7)此外，在(1)～(5)中的任一个的变压装置中，也可以在所述前级电路和所述后级电路之间插入二端子对电路，该二端子对电路将4以上的自然数设为n，将n个电抗元件相互连接而构成，相对于所述负载的任意的电阻值R，所述二端子对电路的输入阻抗Z_in的实数分量将k设为常数，由k·R表示，且虚数分量为0。

此时，被插入的二端子对电路具有变压功能。因此，通过与二端子对电路的变压功能进行组合，能够设为能够进行变压比的宽范围的设计的变压装置。

(8)此外，也可以将(1)或者(2)的变压装置以多个组、级联而构成。

此时，能够实现大的变压比。

(9)此外，在(1)～(7)中的任一个的变压装置中，还能够作为电容器、电感器或者电抗元件而利用电缆的电容以及电感。

此时，电缆能够容易确保耐压性能，此外，是低成本。

(10)此外，其是一种变压装置，设置在直流电源和负载之间，包括：

前级电路，在与所述电源连接的前端侧具有输入端口P1以及P2，在后端侧具有输出端口P3以及P4；以及

后级电路，在与所述负载连接的后端侧具有输出端口P7以及P8，在前端侧具有输入端口P5以及P6，

作为所述前级电路，能够选择以下的(F1)～(F5)中的任一个：

(F1)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P1以及所述输入端口P2，所述电容器连接点连接到所述输出端口P4，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P2和所述输出端口P3之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F2)将在所述(F1)的前级电路中在与所述输出端口P3直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F3)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P3以及所述输出端口P4，所述电感器连接点连接到所述输入端口P2，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P1和所述输出端口P4之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F4)将在所述(F3)的前级电路中在与所述输入端口P1直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F5)由四个开关构成，从所述输入端口P1、P2输入并从所述输出端口P3、P4输出的全桥电路的前级电路，

此外，作为所述后级电路，能够选择以下的(R1)～(R5)中的任一个：

(R1)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P5以及所述输入端口P6，所述电感器连接点连接到所述输出端口P8，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一二极管和位于所述输入端口P6和所述输出端口P7之间的第二二极管根据输入电压的极性而交替导通的后级电路；

(R2)将在所述(R1)的后级电路中在与所述输出端口P7直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R3)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P7以及所述输出端口P8，所述电容器连接点连接到所述输入端口P6，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一二极管和位于所述输入端口P5和所述输出端口P8之间的第二二极管根据输入电压的极性而交替导通的后级电路；

(R4)将在所述(R3)的后级电路中在与所述输入端口P5直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R5)由四个二极管构成，从所述输入端口P5、P6输入并从所述输出端口P7、P8输出的全桥电路的后级电路，

包括所述前级电路(F1)～(F5)中的任一个和所述后级电路(R1)～(R5)中的任一个而构成，并且，排除前级电路为(F5)且后级电路为(R5)的组合。

在如上述(10)那样构成的变压装置中，能够通过电路结构和开关动作来进行变压。通过将这样的变压装置作为电力用的DC/DC转换的变压器来使用，不需要包括线圈或铁心等的现有的变压器。因此，能够实现变压器的飞跃性的小型轻量化以及伴随于此的低成本化。此外，也解除了在高频变压器中成为课题的寄生电容、漏磁场产生的问题，能够实现低损耗的变压器。

[实施方式的细节]

提案的变压装置根据其结构而有以下的3种。

(A)基于使用了电抗元件的电路结构和开关动作的变压装置

(B)基于分布常数电路的变压装置

(C)基于集中常数电路的变压装置

作为本实用新型的实施方式，主要例举(A)，补充性地还说明(B)以及(C)。

＜基于使用了电抗元件的电路结构和开关动作的变压装置＞

《第一实施方式》

图1是表示第一实施方式的变压装置1的电路图。在图中，变压装置1设置在交流电源2和负载R(R也是电阻值)之间。变压装置1包括一对电容器C1、C2、一对电感器L1、L2、四个开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2、控制这些开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2的接通/断开的开关控制部3。开关控制部3的开关频率是例如1MHz左右。

另外，一对电容器C1、C2的电容值也可以是相同的值，也可以是互不相同的值。关于一对电感器L1、L2的电感值，也是同样的。

由开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2以及开关控制部3构成切换变压装置1的电路连接的状态的开关装置4。开关S_r1、S_r2相互同步地动作，此外，开关Sb1、Sb2相互同步地动作。并且，开关S_r1、S_r2的对和开关Sb1、Sb2的对动作为排他地交替成为接通。开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2例如是由SiC元件或者GaN元件构成的半导体开关元件。SiC元件或者GaN元件能够进行例如比Si元件更快速的开关动作。此外，即使不将元件多级连接，也能够获得充分的耐压(例如也可以是6kV/一个)。

在图1中，一对电容器C1、C2在连接点M1中相互串联连接。并且，该串联体的两端连接有交流电源2。在一对电容器C1、C2的串联体中被施加输入电压v_in，流过输入电流i_in。

此外，一对电感器L1、L2在连接点M2中相互串联连接。并且，在该串联体的两端中被施加经由电容器C1、C2的输入电压v_m，流过输入电流i_m。在负载R中，在开关S_r2，S_b2中的任一个接通时流过电流。这里，将在负载R中被施加的电压设为v_out，将从变压装置1对负载R流过的输出电流设为i_out。

图2的(a)是表示在图1中的四个开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2中，位于上侧的两个开关S_r1、S_r2接通、位于下侧的两个开关Sb1、Sb2断开时的实体连接的状态的电路图。另外，省略图1中的开关装置4的图示。此外，图2的(b)是将与图2(a)相同的电路图改写为阶段状的电路图。

另一方面，图3的(a)是表示在图1中的四个开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2中，位于下侧的两个开关Sb1、Sb2接通、位于上侧的两个开关S_r1、S_r2断开时的实体连接的状态的电路图。此外，图3的(b)是将与图3(a)相同的电路图改写为阶段状的电路图。

通过交替重复图2(a)、2(b)、图3(a)、3(b)的状态，经由电容器C1、C2的串联体的连接点M1而取出的电压成为进一步经由电感器L1、L2的串联体的连接点M2而取出的电压。即，是包括一对电容器C1、C2的前级电路和包括一对电感器L1、L2的后级电路的电路结构，并且，在各级中，通过开关动作，相对于输入的输出的极性反转。另外，关于电容器C1、C2，通过开关动作而交替反转电流的方向，关于电感器L1、L2，通过开关动作而交替反转电压的方向。

这里，能够估计输入电压是否成为1/4而被输出。以下，将其在理论上进行证明。

在图2(a)、2(b)中，若将来自交流电源2的输入电压设为v_in，将施加到负载R的电压设为v_out，将施加到电容器C1的电压设为v₁，将施加到电容器C2的电压设为v₂，将流过电感器L1的电流设为i₁，将流过电感器L2的电流设为i₂，则以下的式成立。

另外，为了计算的简略化，设为电容器C1、C2的电容都是相同的值C、电感器L1、L2的电感都是相同的值L。

-v_in＝v₁-v₂

$-\frac{v_{\mathrm{out}}}{R}=i_1+i_2$

$C\frac{d}{\mathrm{dt}}(v_1+v_2)=-i_2$

$L\frac{d}{\mathrm{dt}}(i_1-i_2)=-v_1$

$v_{\mathrm{out}}=L\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_1$

若变形为v₁、i₁、i₂的式，则上述式成为以下。

$L\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_1=-R(i_1+i_2)$

$L\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_2=v_1-R(i_1+i_2)$

$2C\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_1=-i_2-C\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_{\mathrm{in}}$

这里，若设置为Ri₁＝v₃、Ri₂＝v₄，则获得以下的方程式1。

(方程式1)

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_3=-\frac{R}{L}(v_3+v_4)$

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_4=\frac{R}{L}(v_1{-v}_3-v_4)$

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_1=-\frac{1}{2\mathrm{CR}}{v}_4-\frac{1}{2}\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_{\mathrm{in}}$

此外，在图3(a)、3(b)中，若与图2(a)、2(b)相同地，若将来自交流电源2的输入电压设为v_in，将施加到负载R的电压设为v_out，将施加到电容器C1的电压设为v₁，将施加到电容器C2的电压设为v₂，将流过电感器L1的电流设为i₁，将流过电感器L2的电流设为i₂，则以下的式成立。

-v_in＝v₁-v₂

$-\frac{v_{\mathrm{out}}}{R}=i_1+i_2$

$C\frac{d}{\mathrm{dt}}(v_1+v_2)=-i_1$

$L\frac{d}{\mathrm{dt}}(i_1-i_2)=-v_2$

$v_{\mathrm{out}}=L\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_2$

若变形为v₁、i₁、i₂的式，则上述式成为以下

$L\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_2=-R(i_1+i_2)$

$L\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_1=-v_1-v_{\mathrm{in}}-R(i_1+i_2)$

$2C\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_1=i_1-C\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_{\mathrm{in}}$

这里，若设置为Ri₁＝v₃、Ri₂＝v₄，则获得以下的方程式2。

(方程式2)

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_4=-\frac{R}{L}(v_3+v_4)$

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_3=-\frac{R}{L}(v_1{+v}_3+v_4+v_{\mathrm{in}})$

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_1=\frac{1}{2\mathrm{CR}}{v}_3-\frac{1}{2}\frac{d}{\mathrm{dt}}{v}_{\mathrm{in}}$

这里，从上述两个状态难以导出严格解。因此，在实用上认为没有问题的范围内，设定以下的条件。

(1)L的阻抗(电抗)在开关频率fs下，相对于电阻值R充分大，但在输入电压的频率f_o下，相对于电阻值充分小。即，2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL。由不等号表示的差优选为例如1位以上、更优选为2位以上的差。由此，能够获得失真少的、进一步稳定的变压动作。

(2)C的阻抗(电抗)在开关频率fs下，相对于电阻值R充分小，但在输入电压的频率f_o下，相对于电阻值充分大。即，1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)。由不等号表示的差优选为例如1位以上、更优选为2位以上的差。由此，能够获得失真少的、进一步稳定的变压动作。

(3)此外，在开关动作的一个周期中，输入电压基本不变化。

因此，v_in(t+Δt)＝v_in(t)(0≤Δt≤1/fs)

(4)系统是稳定的，在周期(1/fs)下大致返回到相同的状态。

因此，v_x(t+(1/fs))≈v_x(t)(x＝1，2，3，4)

若开关S_r1、S_r2在0≤t≤(1/2fs)的时间接通、开关Sb1、Sb2在(1/2fs)≤t≤(1/fs)的时间接通，则关于方程式1，在t＝0的附近1次近似而获得以下的方程式3。此外，关于方程式2，在t＝(1/2fs)的附近1次近似而获得以下的方程式4。

(方程式3)

$v_3\left(\frac{1}{2f_s}\right)\≈v_3\left(0\right)-\frac{R}{2f_{s}L}\{v_3\left(0\right)+v_4\left(0\right)\}$

$v_4\left(\frac{1}{2f_s}\right)\≈v_4\left(0\right)+\frac{R}{2f_{s}L}\{v_1\left(0\right)-v_3\left(0\right)-v_4\left(0\right)\}$

$v_1\left(\frac{1}{2f_s}\right)\≈v_1\left(0\right)-\frac{1}{4f_s\mathrm{CR}}{v}_4\left(0\right)-\frac{1}{2}\{v_{\mathrm{in}}\left(\frac{1}{2f_s}\right)-v_{\mathrm{in}}\left(0\right)\}$

另外，在上述方程式(3)中，在第3段式中的右边的第三项的-(1/2){v_in(1/2fs)-v_in(0)}是充分接近0的值。

(方程式4)

$v_4\left(\frac{1}{f_s}\right)\≈v_4\left(\frac{1}{2f_s}\right)-\frac{R}{2f_{s}L}\{v_3\left(\frac{1}{2f_s}\right)+v_4\left(\frac{1}{2f_s}\right)\}$

$v_3\left(\frac{1}{f_s}\right)\≈v_3\left(\frac{1}{2f_s}\right)-\frac{R}{2f_{s}L}\{v_1\left(\frac{1}{2f_s}\right)+v_3\left(\frac{1}{2f_s}\right)+v_4\left(\frac{1}{2f_s}\right)+v_{\mathrm{in}}\left(\frac{1}{2f_s}\right)\}$

$v_1\left(\frac{1}{f_s}\right)\≈v_1\left(\frac{1}{2f_s}\right)+\frac{1}{4f_s\mathrm{CR}}{v}_3\left(\frac{1}{2f_s}\right)-\frac{1}{2}\{v_{\mathrm{in}}\left(\frac{1}{f_s}\right)-v_{\mathrm{in}}\left(\frac{1}{2f_s}\right)\}$

另外，在上述方程式(4)中，在第3段式中的右边的第三项的-(1/2){v_in(1/fs)-v_in(1/2fs)}是充分接近0的值。

这里，若将方程式3、4中的v₁、v₃、v₄分别关联，即利用v₁(0)＝v₁(1/fs)、v₃(0)＝v₃(1/fs)、v₄(0)＝v₄(1/fs)，此外，在ΔT＝1/(2fs)下，获得以下的式。

-v₃(0)-v₄(0)≈v₁(ΔT)+v₃(ΔT)+v₄(ΔT)+v_in(ΔT)

v₁(0)-v₃(0)-v₄(0)≈v₃(ΔT)+v₄(ΔT)

v₄(0)≈v₃(ΔT)

此外，若取上述(就在之前)的式的第1段和第2段之和，则成为

v_in＝-2{v₃(0)+v₄(0)+v₃(ΔT)+v₄(ΔT)}+v₁(0)-v₁(ΔT)。

这里，通过方程式3的第3段的式，v₁(0)-v₁(ΔT)＝(1/(4fsCR))v₄(0)。

此外，-v_out＝R(i₁+i₂)＝v₃+v₄，且是始终成立的式，所以获得以下的结论式。

$v_{\mathrm{in}}\left(\mathrm{\ΔT}\right)\≈4v_{\mathrm{out}}\left(\mathrm{\ΔT}\right)+\frac{1}{4f_s\mathrm{CR}}{v}_4\left(0\right)$

另外，这里为了简化，各C、各L作为同一值来进行了处理，但在它们不同的情况下，通过相同的式展开，也能够导出相同的结果。

由于结论式中的最下级的式的右边的第二项相比于第一项充分小，所以能够忽略。因此，与负载变动(R的值的变动)无关地成为v_in≈4v_out，输出电压成为输入电压的大致1/4。另外，由于除了负载R以外没有损耗，所以输出电流为输入电流的大约4倍，输入阻抗成为电阻值R的16倍。

这里，若再次确认图1～3的变压装置1的结构，变压装置1包括第一串联体(C1、C2)、第二串联体(L1、L2)、开关装置4。第一串联体(C1、C2)将一对电抗元件(电容器C1、C2)在第一连接点(M1)中相互串联连接而成，其两端连接到交流电源2。第二串联体(L1、L2)将一对电抗元件(电感器L1、L2)在第二连接点(M2)中相互串联连接而成。

并且，如图2的(b)以及图3的(b)所示，开关装置4使第二串联体(L1、L2)的两端连接到第一串联体(C1、C2)的一端和第一连接点(M1)之间的状态和连接到另一端和第一连接点(M1)之间的状态交替成立，且切换为相对于输入的输出的极性反转。此外，与此同步地，使负载R连接到第二串联体(L1、L2)的一端和第二连接点(M2)之间的状态和连接到另一端和第二连接点(M2)之间的状态交替成立，且切换为相对于输入的输出的极性反转。

另外，作为电路参数条件，关于电感是2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL。此外，关于电容是1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)。通过满足该电路参数条件，可靠地实现相对于负载变动的变压比成为一定，能够获得失真少的、进一步稳定的变压动作。另外，由不等号表示的差优选为例如1位以上、更优选为2位以上的差(以下，相同)。

图4是上面表示对于变压装置1的输入电压、下面表示输入电流的波形图。

图5是分别表示变压的中间阶段的电压v_m、电流i_m的波形图。其实际上由基于开关动作的脉冲串构成，整体上成为如图示的波形。

此外，图6是上面表示来自变压装置1的输出电压、下面表示输出电流的波形图。如通过图4、图6的对比可知，电压变压为1/4，伴随于此，电流成为4倍。

图21是相当于图1的实验用的电路图的例。图中的标号对应于图1。在各开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2中，使用半导体开关元件的对。将电容器C1、C2的电容设为1μF。此外，将电感器L1、L2的电感设为1mH。

电源2在直流电源以及60Hz的交流电源的双方进行了实验。输入电压(电源电压)改变为8V、16V、24V进行了实验。开关频率在100kHz～1MHz下进行了实验。

实验的结果，确认了负载R(100Ω)的两端的输出电压相对于输入电压8V成为2V，相对于输入电压16V成为4V，相对于输入电压24V成为6V，全部成为1/4的变压比。

《第二实施方式》

图7是表示第二实施方式的变压装置1的电路图。变压装置1的实体与图1相同，但与图1的不同点在于，交流电源2和负载R被调换。此时，输入/输出相反，但输入电压升压为4倍。随着升压，输出电流成为1/4。另外，电路参数条件与第一实施方式相同。

图8是上面表示对于变压装置1的输入电压、下面表示输入电流的波形图。此外，图9是上面表示来自变压装置1的输出电压、下面表示输出电流的波形图。如通过图8、图9的对比可知，电压变压为4倍，伴随于此，电流成为1/4。

这样，图1或者图7所示的变压装置1具有输入/输出的可逆性。

《第三实施方式》

图10是表示第三实施方式的变压装置1的电路图。该变压装置1中开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2的配置与图1不同，但其他的结构与图1相同。即，在图10中，位于电感器L1、L2侧的开关S_b2、S_r2与图1成为上下相反。关于动作定时，与图1的情况相同地，开关S_r1、S_r2相互同步地动作，此外，开关S_b1、S_b2相互同步地动作。并且，开关S_r1、S_r2的对和开关S_b1、S_b2的对动作为排他地交替成为接通。另外，电路参数条件与第一实施方式相同。

在图10的电路中，位于电感器侧的开关S_b2、S_r2以与图1的电路的反相进行开关动作。

根据这样的开关配置以及动作，能够与图1的情况相比，将相对于输入的输出的位相反转。

如以上所述，根据图1、7、10所示的变压装置1，通过将电压输入到第一串联体的两端间而从一端和连接点之间以及另一端和连接点之间交替且反转极性的同时输出到第二串联体的两端间，并且从第二串联体的一端和连接点之间以及另一端和连接点之间交替且反转极性的同时输出的电力转换，或者将其输入输出相反的电力转换，能够进行变压。此时的变压比成为1/4或者4。通过将这样的变压装置作为电力用的变压器来使用，不需要现有的商用频率变压器或高频变压器。因此，能够实现变压器的飞跃性的小型轻量化以及伴随于此的低成本化。此外，也解除了在高频变压器中成为课题的寄生电容、漏磁场产生的问题，能够实现低损耗的变压器。

若将如上述变压装置1作为基本形，则从该基本形，考虑以下叙述的各种变化。

《第四实施方式》

图11是表示第四实施方式的变压装置1的电路图。该变压装置1具有包括四个电容器C1、C2、C3、C4以及四个开关S_r1、S_b1、S_r2、S_b2的前级电路和包括四个电感器L1、L2、L3、L4以及四个开关S_r3、S_b3、S_r4、S_b4的后级电路。此外，设置有对这些开关S_r1、S_r2、S_r3、S_r4、S_b1、S_b2、S_b3、S_b4的接通/断开进行控制的开关控制部3。另外，电路参数条件与第一实施方式相同。

由8个开关S_r1、S_r2、S_r3、S_r4、S_b1、S_b2、S_b3、S_b4以及开关控制部3构成对变压装置1的电路连接的状态进行切换的开关装置4。开关S_r1、S_r2、S_r3、S_r4相互同步地动作，此外，开关S_b1、S_b2、S_b3、S_b4相互同步地动作。并且，四个开关S_r1、S_r2、S_r3、S_r4和其他的四个开关S_b1、S_b2、S_b3、S_b4动作为排他地交替成为接通。

图11的电路与图1的电路的基本的想法是相同的，但为了确保更大的变压比，将基于电容器的前级电路构成为2阶段，且将基于电感器的后级电路也构成为2阶段。

这里，若将前级电路的级数设为N_F，将后级电路的级数设为N_R，则变压比成为(1/(2N_F))×(1/(2N_R))。因此，图11的变压装置1的变压比成为(1/(2·2))×(1/(2·2))＝1/16。

与图1的情况相同地，电路参数条件为2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL且1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)。

此外，与图7相同地，在图11的电路结构中也有可逆性，若调换交流电源2和负载R，则还能够升压。此时的变压比成为16(倍)。

《第五实施方式》

图12是表示第五实施方式的变压装置1的电路图。该变压装置1具有包括四个电容器C1、C2、C3、C4以及四个开关S_r1、S_b1、S_r2、S_b2的前级电路和包括两个电感器L1、L2以及两个开关S_r3、S_b3的后级电路。此外，设置有对这些开关S_r1、S_r2、S_r3、S_b1、S_b2、S_b3的接通/断开进行控制的开关控制部3。另外，电路参数条件与第一实施方式相同。

由六个开关S_r1、S_r2、S_r3、S_b1、S_b2、S_b3以及开关控制部3构成切换变压装置1的电路连接的状态的开关装置4。开关S_r1、S_r2、S_r3相互同步地动作，此外，开关S_b1、S_b2，S_b3相互同步地动作。并且，三个开关S_r1、S_r2、S_r3和其他的三个开关S_b1、S_b2、S_b3动作为排他地交替成为接通。

这里，图12的变压装置1的变压比(1/(2N_F))×(1/(2N_R))成为(1/(2·2))×(1/(2·1))＝1/8。

与图1的情况相同地，电路参数条件为2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL且1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)。

此外，与图7相同地，在图12的电路结构中也有可逆性，若调换交流电源2和负载R，则还能够升压。此时的变压比成为8(倍)。

《第六实施方式》

图13是表示第六实施方式的变压装置1的电路图。该变压装置1具有包括两个电容器C1、C2以及两个开关S_r1、S_b1的前级电路和包括四个电感器L1、L2、L3、L4以及四个开关S_r3、S_b3、S_r4、S_b4的后级电路。此外，设置有对这些开关S_r1、S_r3、S_r4、S_b1、S_b3、S_b4的接通/断开进行控制的开关控制部3。另外，电路参数条件与第一实施方式相同。

由六个开关S_r1、S_r3、S_r4、S_b1、S_b3、S_b4以及开关控制部3构成切换变压装置1的电路连接的状态的开关装置4。开关S_r1、S_r3、S_r4相互同步地动作，此外，开关S_b1、S_b3、S_b4相互同步地动作。并且，三个开关S_r1、S_r3、S_r4和其他的三个开关S_b1、S_b3、S_b4动作为排他地交替成为接通。

这里，图13的变压装置1的变压比(1/(2N_F))×(1/(2N_R))成为(1/(2·1))×(1/(2·2))＝1/8。

与图1的情况相同地，电路参数条件为2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL且1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)。

此外，与图7相同地，在图13的电路结构中也有可逆性，若调换交流电源2和负载R，则还能够升压。此时的变压比成为8(倍)。

《第七实施方式》

图14是表示第七实施方式的变压装置1的电路图。该变压装置1具有包括四个电容器C1、C2、C3、C4以及四个开关S_r1、S_b1、S_r2、S_b2的前级电路和包括两个电容器C5、C6以及两个开关S_r3、S_b3的后级电路。此外，设置有对这些开关S_r1、S_r2、S_r3、S_b1、S_b2、S_b3的接通/断开进行控制的开关控制部3。另外，电路参数条件与第一实施方式相同。

由六个开关S_r1、S_r2、S_r3、S_b1、S_b2、S_b3以及开关控制部3构成切换变压装置1的电路连接的状态的开关装置4。开关S_r1、S_r2、S_r3相互同步地动作，此外，开关S_b1、S_b2、S_b3相互同步地动作。并且，三个开关S_r1、S_r2、S_r3和其他的三个开关S_b1、S_b2、S_b3动作为排他地交替成为接通。

这里，图14的变压装置1中，前级电路成为降压的作用、后级电路成为升压的作用，变压比成为(1/4)×2＝1/2。

与图1的情况相同地，电路参数条件为2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL且1/(2πfsC)＜＜R＜＜(1/2πf_oC)。

此外，与图7相同地，在图14的电路结构中也有可逆性，若调换交流电源2和负载R，则还能够升压。此时的变压比成为2(倍)。

《第八实施方式》

图15是表示第八实施方式的变压装置1的电路图。该变压装置1具有包括两个电感器L1、L2以及两个开关S_r1、S_b1的前级电路和包括四个电感器L3、L4、L5、L6以及四个开关S_r3、S_b3、S_r4、S_b4的后级电路。此外，设置有对这些开关S_r1、S_r3、S_r4、S_b1、S_b3、S_b4的接通/断开进行控制的开关控制部3。另外，电路参数条件与第一实施方式相同。

由六个开关S_r1、S_r3、S_r4、S_b1、S_b3、S_b4以及开关控制部3构成切换变压装置1的电路连接的状态的开关装置4。开关S_r1、S_r3、S_r4相互同步地动作，此外，开关S_b1、S_b3、S_b4相互同步地动作。并且，三个开关S_r1、S_r3、S_r4和其他的三个开关S_b1、S_b3、S_b4动作为排他地交替成为接通。

这里，图15的变压装置1中，前级电路成为升压的作用、后级电路成为降压的作用，变压比成为2×(1/4)＝1/2。

与图1的情况相同地，电路参数条件为2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL且1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)。

此外，与图7相同地，在图15的电路结构中也有可逆性，若调换交流电源2和负载R，则还能够升压。此时的变压比成为2(倍)。

《第九实施方式》

图16是表示第九实施方式的变压装置1的电路图。在该变压装置1中，只有后级电路存在电抗元件，该后级电路具有两个电感器L1、L2和两个开关S_r3、S_b3。前级电路由构成全桥电路的四个开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2构成。

此外，设置有对开关S_r1、S_r2、S_r3、S_b1、S_b2、S_b3的接通/断开进行控制的开关控制部3。由六个开关S_r1、S_r2、S_r3、S_b1、S_b2、S_b3以及开关控制部3构成切换变压装置1的电路连接的状态的开关装置4。开关S_r1、S_r2、S_r3相互同步地动作，此外，开关S_b1、S_b2、S_b3相互同步地动作。并且，三个开关S_r1、S_r2、S_r3和其他的三个开关S_b1、S_b2、S_b3动作为排他地交替成为接通。

图16的电路可以说是将图1的电路中的前级电路变更为全桥电路的电路，动作的想法是相同的。前级电路具有通过开关动作而使相对于输入的输出的极性交替反转的功能，但对变压基本上不产生贡献。

图16的变压装置1的变压比成为1/2。若调换交流电源2和负载R，则变压比成为2倍。

与图1的情况相同地，电路参数L的条件为2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL。

《第十实施方式》

图17是表示第十实施方式的变压装置1的电路图。在该变压装置1中，只有前级电路存在电抗元件，该前级电路具有两个电容器C1、C2和两个开关S_r1、S_b1。后级电路由构成全桥电路的四个开关S_r2、S_r3、S_b2、S_b3构成。

此外，设置有对开关S_r1、S_r2、S_r3、S_b1、S_b2、S_b3的接通/断开进行控制的开关控制部3。由六个开关S_r1、S_r2、S_r3、S_b1、S_b2、S_b3以及开关控制部3构成切换变压装置1的电路连接的状态的开关装置4。开关S_r1、S_r2、S_r3相互同步地动作，此外，开关S_b1、S_b2、S_b3相互同步地动作。并且，三个开关S_r1、S_r2、S_r3和其他的三个开关S_b1、S_b2、S_b3动作为排他地交替成为接通。

图17的电路可以说是将图1的电路中的后级电路变更为全桥电路的电路，动作的想法是相同的。后级电路具有通过开关动作而使相对于输入的输出的极性交替反转的功能，但对变压基本上不产生贡献。

图17的变压装置1的变压比成为1/2。若调换交流电源2和负载R，则变压比成为2倍。

与图1的情况相同地，电路参数C的条件为1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)。

《第十一实施方式》

图18是表示第十一实施方式的变压装置1的电路图。与图1的不同点在于，在从开关S_r1和S_b1的相互连接点至电感器侧的电路上设置了电容器CX。换言之，在前级电路中，在没有与电容器C1、C2的串联体的连接点连接的一方的输出用的线路中，插入了电容器CX。设置这样的电容器CX在上述以及后述的全部实施方式中在以下方面有效。

此时，能够抑制在开关装置4发生故障(例如，开关S_r1、S_r2或者S_b1、S_b2一直处于接通)的情况下或在线路中有接地或短路的情况下，从交流电源2对负载R流入过电流。除此之外，在想要将前级侧和后级侧以直流方式相互绝缘的情况下有用。

另外，上述电容器CX还能够在后级电路中相同地进行设计。

《第十二实施方式》

接着，说明为了获得更大的变压比而多级化的变压装置1的一例。

图19是表示第十二实施方式的变压装置1的前级电路的电路图。该电路图是将在例如图1中的前级电路中追加了电容器C3的电路作为一个单元，将其排列了三个单元的电路。电容器C3插入到没有与电容器C1、C2的串联体的连接点连接的一方的输出用的线路中。另外，虽然省略了图1中的开关装置4的图示，但同样地被设计。

在图19中，单元Uf1、Uf2、Uf3在输入侧相互串联连接，在各单元Uf1、Uf2、Uf3中输入电压被均匀地分担。此外，各单元Uf1、Uf2、Uf3的输出侧相互并联连接，各单元Uf1、Uf2、Uf3的输出电压直接成为整体的输出电压。即，若将整体的输入电压设为v_in，则对于各单元Uf1、Uf2、Uf3的输入电压成为v_in/3。此外，输出电压成为相当于(v_in/6)的脉冲串波形(例如，如图5的波形)。

图20是表示第十二实施方式的变压装置1的后级电路的电路图。该电路图是将在例如图1中的后级电路中追加了电感器L3的电路作为一个单元，将其排列了三个单元的电路。电感器L3插入到没有与电感器L1、L2的串联体的连接点连接的一方的输出用的线路中。另外，虽然省略了图1中的开关装置4的图示，但同样地被设计。

在图20中，单元Ur1、Ur2、Ur3在输入侧相互串联连接，在各单元Ur1、Ur2、Ur3中输入电压被均匀地分担。此外，各单元Ur1、Ur2、Ur3的输出侧相互并联连接，各单元Ur1、Ur2、Ur3的输出电压直接成为整体的输出电压。即，若将整体的输入电压设为v_in/6，则对于各单元Ur1、Ur2、Ur3的输入电压成为v_in/18。此外，输出电压成为v_in/36。

在图19以及图20中，例如，前级电路/后级电路的各单元中的上侧的开关(S_r1、S_r2，合计六个)相互同步地动作，此外，各单元中的下侧的开关(Sb1、Sb2，合计六个)相互同步地动作。并且，上侧的六个开关和下侧的六个开关动作为排他地交替成为接通。

另外，开关动作的定时还可以是与此不同的模式。例如，也可以是前级电路(图19)的各单元中的上侧的开关(三个)和后级电路(图20)的各单元中的下侧的开关(三个)相互同步地动作，此外，前级电路的各单元中的下侧的开关(三个)和后级电路的各单元中的上侧的开关(三个)相互同步地动作，前者(六个)和后者(六个)动作为排他地交替成为接通。

此外，图19、图20所示的单元数只是一例，前级电路、后级电路都能够构成任意的单元数。例如，若前级电路的单元数为N_F、后级电路的单元数为N_R，则作为变压装置1的变压比成为(1/2N_F)·(1/2N_R)。这样，能够容易实现各种变压比。

另外，电路参数条件与第一实施方式相同。

此外，在第十二实施方式的电路结构中也有可逆性，能够调换交流电源和负载。

另外，图19中的电容器C3设置在与图18中的电容器CX相同的位置，但并不是以如电容器CX那样的应对故障的目的来设置的，而是作为用于多级化连接所需的电路元素来设置的。即，图19中的电容器C3是为了防止单元间的短路、确保输入侧的单元间的电位差而设置的。但是，在能够防止短路的范围内能够减少个数。例如，虽然在图19中对三个单元分别设置电容器C3，存在合计三个电容器C3，但能够将其减少为两个。

例如，图45是将图19的前级电路的三个单元仅由两个单元Uf1、Uf2改写的电路图。在图45中，用椭圆包围的两个电容器C2、C1在电路上还能够作为一个等效的电容器来表现。若将该一个电容器例如设为C21，则图46是与图45等效的电路。并且，图46中的五个电容器中的一个在通过开关动作而不产生电路的短路的范围内能够省略。例如，若将该一个作为电容器C21而将其省略(短路)，则成为与图11的前级电路相同的电路。

此外，图47是表示在图12的变压装置1的前级电路和后级电路之间插入了基于后述的集中常数电路的变压装置200的复合式的变压装置的电路图。此时，由于变压装置200内的开头的电容器的存在，即使在变压装置1的前级电路中的五个电容器中省略(短路)了例如电容器C1、C3，也能够使得通过开关动作而不产生电路的短路。

返回到图20，后级电路中的电感器L3也作为用于多级化连接所需的电路元素来设置。即，图20中的电感器L3为了保证在单元间以高频方式绝缘的状态、确保输入侧的单元间的电位差而设置。但是，在能够维持绝缘状态的范围内能够减少个数。例如，虽然在图20中对三个单元分别设置电感器L3，存在合计三个电感器L3，但能够将其减少为两个。

《各实施方式的总结》

基于上述各实施方式，总结变压装置1能够采取的电路结构。

图22是表示大体上观察变压装置1的概略结构的框图。即，变压装置1设置在电源2和负载R之间，包括在与电源2连接的前端侧具有输入端口P1以及P2，在后端侧具有输出端口P3以及P4的前级电路1f；以及在与负载R连接的后端侧具有输出端口P7以及P8，在前端侧具有输入端口P5以及P6的后级电路1r。

即，变压装置1设置在电源2和负载R之间，包括分别具有进行使相对于输入的输出的极性交替反转的开关动作的功能的前级电路1f以及后级电路1r。并且，该变压装置1在前级电路1f以及后级电路1r中的至少一方，具有将一对电抗元件在连接点中相互串联连接而成的串联体。此外，在变压装置1中包含的开关装置4(图1)在将所述串联体的两端设为第一端口的情况下，使所述串联体的一端和所述连接点之间以及所述串联体的另一端和所述连接点之间通过开关动作而交替且反转极性而设为第二端口，执行从所述第一端口到所述第二端口的电力的传输以及从所述第二端口到所述第一端口的电力的传输中的任一个。

在这样构成的变压装置1中，能够通过包括一对电抗元件的电路结构和开关动作来进行变压。通过将这样的变压装置1作为电力用的变压器来使用，不需要包括线圈或铁心等的现有的变压器。因此，能够实现变压器的飞跃性的小型轻量化以及伴随于此的低成本化。此外，也解除了在高频变压器中成为课题的寄生电容、漏磁场产生的问题，能够实现低损耗的变压器。

接着，从电路结构的变化进行总结。

图23(a)、23(b)、23(c)、23(d)、23(e)是表示能够作为前级电路1f而选择的电路的基本形的图。

作为变压装置1的前级电路，能够选择以下的(F1)～(F5)中的任一个。

(F1)是图23的(a)所示的前级电路1f。

即，(F1)是将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到输入端口P1以及输入端口P2，电容器连接点连接到输出端口P4，位于输入端口P1和输出端口P3之间的第一开关和位于输入端口P2和输出端口P3之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路。

(F2)是将图23的(b)所示的前级电路1f作为一个单元，由多个单元进行了多级化的前级电路。在多级化中，与输出端口P3直连的线路中也需要电容器。

即，(F2)是将在(F1)的前级电路中在与输出端口P3直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路。

(F3)是图23的(c)所示的前级电路1f。

即，(F3)是将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到输出端口P3以及输出端口P4，电感器连接点连接到输入端口P2，位于输入端口P1和输出端口P3之间的第一开关和位于输入端口P1和输出端口P4之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路。

(F4)是将图23的(d)所示的前级电路1f作为一个单元，由多个单元进行了多级化的前级电路。在多级化中，与输出端口P1直连的线路中也需要电感器。

即，是将在(F3)的前级电路中在与输入端口P1直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路。

(F5)是图23的(e)所示的前级电路1f。

即，(F5)是由四个开关构成，从输入端口P1、P2输入并从输出端口P3、P4输出的全桥电路的前级电路。

图24(a)、24(b)、24(c)、24(d)、24(e)是表示能够作为后级电路1r而选择的电路的基本形的图。

作为变压装置1的后级电路，能够选择以下的(R1)～(R5)中的任一个。

(R1)是图24的(a)所示的后级电路1r。

即，(R1)是将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到输入端口P5以及所述输入端口P6，电感器连接点连接到输出端口P8，位于输入端口P5和输出端口P7之间的第一开关和位于输入端口P6和输出端口P7之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的后级电路。

(R2)是将图24的(b)所示的后级电路1r作为一个单元，由多个单元进行了多级化的后级电路。在多级化中，与输出端口P7直连的线路中也需要电感器。

即，(R2)是将在(R1)的后级电路中在与输出端口P7直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路。

(R3)是图24的(c)所示的后级电路1r。

即，(R3)是将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到输出端口P7以及输出端口P8，电容器连接点连接到输入端口P6，位于输入端口P5和输出端口P7之间的第一开关和位于输入端口P5和输出端口P8之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的后级电路。

(R4)是将图24的(d)所示的后级电路1r作为一个单元，由多个单元进行了多级化的后级电路。在多级化中，与输入端口P5直连的线路中也需要电容器。

即，(R4)是将在(R3)的后级电路中在与输入端口P5直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路。

(R5)是图24的(e)所示的后级电路。

即，(R5)是由四个开关构成，从输入端口P5、P6输入并从输出端口P7、P8输出的全桥电路的后级电路。

并且，只要是包括上述前级电路(F1)～(F5)中的任一个和后级电路(R1)～(R5)中的任一个而构成，并且，排除前级电路为(F5)且后级电路为(R5)的组合的变压装置即可。

在这样的变压装置中，能够通过电路结构和开关动作来进行变压。通过将这样的变压装置作为电力用的变压器来使用，不需要包括线圈或铁心等的现有的变压器。因此，能够实现变压器的飞跃性的小型轻量化以及伴随于此的低成本化。此外，也解除了在高频变压器中成为课题的寄生电容、漏磁场产生的问题，能够实现低损耗的变压器。

另外，上述变压装置中的前级电路/后级电路的组合和变压比的关系如以下的表1所示。另外，在表1中，“C”表示使用电容器的电路，“L”表示使用电感器的电路，“FB”表示使用全桥电路的电路。

【表1】

如上所述，能够容易实现各种变压比。

进一步，也可以将具有上述任一个前级电路/后级电路的变压装置以多个组、级联构成。此时，能够与降压/升压的同时实现大的变压比。

此外，在上述各实施方式的变压装置中，还能够作为电容器、电感器而利用电缆的电容以及电感。电缆能够容易确保耐压性能，此外，由于是低成本，所以有利。

另外，在上述各实施方式中，电源为交流电源2，但上述变压装置1还能够应用于直流电源，还能够作为DC/DC变流器而使用。

《第十三实施方式》

接着，补充说明电源为直流电源且后级电路的结构与上述各实施方式不同的变压装置的例。图48是表示第十三实施方式的变压装置1的电路图。该变压装置1具有包括五个电容器C1、C2、C3、C4、CX以及四个开关S_r1、S_b1、S_r2、S_b2的前级电路和包括两个电感器L1、L2以及两个二极管D1、D2的后级电路。二极管D1、D2是阳极之间相互连接的形式。但是，也可以是阴极之间相互连接的形式。此外，设置有对前级电路的开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2的接通/断开进行控制的开关控制部3。另外，电路参数条件与第一实施方式相同。但由于是直流，所以电源的频率f_o为0。

在已经给出的实施方式中，与图48相似的是例如第五实施方式、图12。与图12相比，电源为直流电源2d。此外，除了与变压有关的四个电容器C1、C2、C3、C4之外，在中央设置有电容器CX。该电容器CX以与第十一实施方式、图18中的电容器CX相同的理由而设置。并且，在后级电路中，图12中的开关S_r3、S_b3置换为二极管D1、D2。

由四个开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2以及开关控制部3构成切换变压装置1的电路连接的状态的开关装置4。开关S_r1、S_r2相互同步地动作，此外，开关S_b1、S_b2相互同步地动作。并且，两个开关S_r1、S_r2和其他的两个开关S_b1、S_b2动作为排他地交替成为接通。

通过前级电路的输出电压，对电感器L1、L2的串联体流入电流。此外，根据前级电路的输出电压(后级电路的输入电压)的极性，从电感器L1、L2的串联体的相互连接点通过负载R以及二极管D1、D2中的任一个而流入电流。由此，在负载R中，被输出后级电路的输入电压的1/2的电压。

即，图48的变压装置1的变压比(1/(2N_F))×(1/(2N_R))成为(1/(2·2))×(1/(2·1))＝1/8。

与图1的情况相同地，电路参数条件为2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL且1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)，但在这里f_o为0。

这样，在电源为直流电源的情况下，能够用二极管来代替后级电路的开关。即，二极管能够作为构成后级电路的开关的一种。二极管不需要控制，也比半导体开关元件便宜。

另外，在图48的电路结构中没有可逆性，不能调换直流电源2d和负载R而使用。

图49是在图48的变压装置1中附加了环流二极管的电路图。与图48的不同点在于，与开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2分别并联地连接了环流二极管D_r1、D_b1、D_r2、D_b2。设置为环流二极管D_r1、D_b1、D_r2、D_b2的阴极侧成为直流电源2d的正极侧。另外，这些环流二极管D_r1、D_b1、D_r2、D_b2也可以是在开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2中内在的二极管，此外，也可以是与开关S_r1、S_r2、S_b1、S_b2单独设置的外置的二极管。

通过设置这样的环流二极管D_r1、D_b1、D_r2、D_b2，有时能够减小损耗，进而，有时结果能够降低电感器L1、L2的电感而对小型化产生贡献。

《在直流电源的情况下的实施方式的总结》

这里，若与能够作为图24(a)、24(b)、24(c)、24(d)、24(e)所示的后级电路1r而选择的电路的基本形对应地进行考虑，则图50(a)、50(b)、50(c)、50(d)、50(e)是表示在使用了二极管的情况下的、能够作为后级电路1r而选择的电路的基本形的图。

作为对于直流电源2d的变压装置1的后级电路(使用二极管)，能够选择以下的(R1)～(R5)中的任一个。

(R1)是图50的(a)所示的后级电路1r。

即，(R1)是将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到输入端口P5以及输入端口P6，电感器连接点连接到输出端口P8，位于输入端口P5和输出端口P7之间的第一二极管和位于输入端口P6和输出端口P7之间的第二二极管根据输入电压的极性而交替导通的后级电路。

(R2)是将图50的(b)所示的后级电路1r作为一个单元，由多个单元进行了多级化的后级电路。在多级化中，与输出端口P7直连的线路中也需要电感器。

即，(R2)是将在(R1)的后级电路中在与输出端口P7直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路。

(R3)是图50的(c)所示的后级电路1r。

即，(R3)是将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到输出端口P7以及输出端口P8，电容器连接点连接到输入端口P6，位于输入端口P5和输出端口P7之间的第一二极管和位于输入端口P5和输出端口P8之间的第二二极管根据输入电压的极性而交替导通的后级电路。

(R4)是将图50的(d)所示的后级电路1r作为一个单元，由多个单元进行了多级化的后级电路。在多级化中，与输入端口P5直连的线路中也需要电容器。

即，(R4)是将在(R3)的后级电路中在与输入端口P5直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路。

(R5)是图50的(e)所示的后级电路。

即，(R5)是由四个二极管构成，从输入端口P5、P6输入并从输出端口P7、P8输出的全桥电路的后级电路。

另外，图50的(a)～(d)中的二极管的方向也可以是每个二极管与图示相反的方向(阳极/阴极相反)。

如以上所述，在电源为直流电源的情况下，后级的电路变化增多，首先，与交流电源的情况相同地，只要是包括图23(a)、23(b)、23(c)、23(d)、23(e)的前级电路(F1)～(F5)中的任一个和图24(a)、24(b)、24(c)、24(d)、24(e)的后级电路(R1)～(R5)中的任一个而构成，并且，排除前级电路为(F5)且后级电路为(R5)的组合的变压装置即可。

此外，只要是包括图23(a)、23(b)、23(c)、23(d)、23(e)的前级电路(F1)～(F5)中的任一个和图50(a)、50(b)、50(c)、50(d)、50(e)的后级电路(R1)～(R5)中的任一个而构成，并且，排除前级电路为(F5)且后级电路为(R5)的组合的变压装置即可。

《变压装置的使用例》

图51是表示如上所述的对于直流电源的变压装置1的使用例的连接图。该图表示例如在太阳光发电厂中的变压装置1的使用例。太阳光发电面板10例如由预定数来构成一个串(string)。多个串11、12、13的输出电路PL1、PL2、PL3例如在中途汇集为1条电路PL，电力传输到功率调节器18。测量装置14通过电流传感器15、16、17来测量从各串11、12、13输出的电流，此外，从电路PL测量电压。测量信号通过电力线通信或者无线传输到功率调节器18或监视装置(未图示)。

这里，测量装置14有时需要例如100V左右的电压的电源，但测量装置14通常在室外，为了供给电源而从其他地方进行布线工程也麻烦。另一方面，从各个串11～13传输而来的电压V_H例如为600V～1000V的高电压，电压过高。因此，若使用变压装置1而将电压V_H变压为100伏特左右的低电压V_L，则能够作为测量装置14的电源来使用。

＜基于分布常数电路的变压装置＞

《基本结构》

接着，说明与上述变压装置1不同的、基于分布常数电路的变压装置。

图25是表示基于分布常数电路的变压装置100的连接图。在图中，构成变压装置100的是第一转换器101和连接到其末端的第二转换器102。作为第一转换器101以及第二转换器102，例如能够使用带护套的单心电缆(CV)。前级的第一转换器101若将被输入的电源的频率设为f，将频率f下的波长设为λ，则具有λ/4的长度(λ为波长)。此外，连接到第一转换器101的末端的后级的第二转换器102也对被输入的电源的频率f具有λ/4的长度。

这里，若将第一转换器101以及第二转换器102的特性阻抗分别设为Z_c1以及Z_c2，将从第一转换器101的输入端看的输入阻抗设为Z_in，将从第二转换器102的输入端看的输入阻抗设为Z_in’，则由于

Z_in＝Z_c1 ²/Z_in’、Z_in’＝Z_c2 ²/R，所以成为

Z_in＝Z_c1 ²/(Z_c2 ²/R)

＝(Z_c1 ²/Z_c2 ²)R。

由于(Z_c1 ²/Z_c2 ²)是常数，所以将其设为常数k，则成为

Z_in＝k·R。

此外，若将作为变压装置100整体的、输入电压设为V_in，输入电力设为P_in，输出电力设为P_out，输出电压设为V_out，则P_in＝V_in ²/Z_in、P_out＝V_out ²/R。这里，由于P_in＝P_out，所以获得以下的关系。

V_in ²/Z_in＝V_out ²/R。

若将其变形，则成为

(V_out ²/V_in ²)＝R/Z_in＝k。

因此，成为

(V_out/V_in)＝k^1/2，获得一定的变压比k^1/2。

这样，输入阻抗Z_in与负载的电阻值R成比例，变压比相对于负载变动成为一定。换言之，与负载的电阻值无关，获得与输入电压成比例的输出电压。即，获得以一定的变压比(1/k)^1/2＝Z_c2/Z_c1来将输入电压转换为输出电压的变压装置100。此外，变压比能够通过Z_c2/Z_c1的值的选择来自由设计。

该变压装置是将分布常数电路以两个阶段连接的装置。因此，成为不需要如现有的变压器那样的绕线或铁心等的划时代的方式，能够实现变压器的轻量化以及伴随于此的低成本化。进一步，也解除了在高频变压器中成为课题的寄生电容、漏磁场产生的问题，能够实现低损耗的变压器。

上述变压装置100理论上在商用频率等级的低频中也是可行的，但实际上由于λ/4非常长，所以不适合。但是，在1MHz下λ/4成为几十m，若与配电线的电力电缆一体化则能够实现。进一步，由于在10MHz下λ/4成为几m，所以实际上容易在电缆上实现。

《应用例》

图26是将图1所示的变压装置1和上述变压装置100进行了组合的电路图。即，其成为在图1所示的变压装置1中的电容器级和电感器级之间插入了分布常数型的变压装置100的电路结构。此时，由于在变压装置1中的电容器级和电感器级之间通过开关动作而成为高频(例如，1MHz)，所以能够利用在高频进行开关动作的环境而活用分布常数型的变压装置100。此外，还能够通过将两种变压装置1、100的变压功能进行组合而设计变压比的宽范围。另外，将该变压装置100与图1的变压装置1进行组合的只是一例，能够与上述全部变压装置1进行组合。

＜基于集中常数电路的变压装置＞

接着，说明与上述变压装置1、100不同的、基于集中常数电路的变压装置。

图27是表示基于二端子对电路(四端子电路)的变压装置200的概念的图。为了作为变压装置发挥功能，如前所述，在输入阻抗Z_in和负载R(电阻值R)之间，需要成立

Z_in＝k·R(k为常数)

的关系。由此，相对于负载变动的输入阻抗Z_in以线性变化，变压比为一定。此外，输入阻抗Z_in不具有电抗分量。即，输入阻抗Z_in需要实数分量为k·R，虚数分量为0。将成为这样的输入阻抗Z_in的变压装置200称为LILT(Load-Invariant Linear Transformer，负载不变线性变压器)。

在如上述变压装置200中，与负载的电阻值R无关地，获得与输入电压成比例的输出电压。即，获得以一定的变压比(1/k)^1/2而将输入电压转换为输出电压的变压装置200。通过将这样的变压装置200作为变压器来使用，不需要现有的商用频率变压器或高频变压器。因此，能够实现变压器的飞跃性的小型轻量化以及伴随于此的低成本化。进一步，也解除了在高频变压器中成为课题的寄生电容、漏磁场产生的问题，能够实现低损耗的变压器。

多次考虑成为LILT的电路结构，电抗元件的元素数n(与关于图1～20而使用的级数n无关)越少越好。本实用新型人在将n的值从1起依次设为1、2、3、4、……进行了全搜索的结果，得到了最小的元素数n为4的见解。

图28是表示构成电路的元素数n的想法的一例的图。在图中，从左图来看，存在三个元素X₁、X₂、X₃。但是，在拓扑上等效的X₁、X₂被计数为一个，不具有作为电路的意义的X₃不被计数。因此，左面的电路结构与右面的电路结构相同，元素数n为1。

图29(a)、29(b)、29(c)、29(d)是表示能够由最小的元素数4构成的电路结构中的四个模式的图，按照(a)、(b)、(c)、(d)的顺序分别称为“4A型”、“4B型”、“4C型”、“4D型”。

《4A型》

图30是表示4A型的电路结构的图。若在语言上表现，则例如若将四个电抗元件的电抗分别设为X₁、X₂、X₃、X₄，则从输入侧看依次由位于二端子对电路的一个线上的X₁、位于两个线间的X₂、位于所述一个线上的X₃、位于两个线间的X₄构成二端子对电路。此时的输入阻抗Z_in在以下的式的上段部分表示。此外，若设定通过并联谐振以及串联谐振而将虚数分量设为0的条件，则输入阻抗Z_in在下段部分表示。

另外，以下的各式中的“j”表示虚数(-1)^1/2。

$\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{in}}=\frac{R\{X_1(X_2+X_3+X_4)+X_2(X_3+X_4)+j{X}_4(X_1{X}_2+X_2{X}_3+X_3{X}_1)}{X_4(X_2+X_3)-\mathrm{jR}(X_2+X_3+X_4)}\\ =\frac{X_2^2}{X_4^2}R,(\frac{1}{X_1}+\frac{1}{X_2}+\frac{1}{X_3}=0^X_2+X_3+X_4=0)\end{array}$

即，在参数条件为

(1/X₁)+(1/X₂)+(1/X₃)＝0∧X₂+X₃+X₄＝0

时，换言之，在(1/X₁)+(1/X₂)+(1/X₃)＝0且X₂+X₃+X₄＝0时，成为Z_in＝(X₂ ²/X₄ ²)·R，获得与输入电压成比例的输出电压。

图31是表示4A型的电路结构的实例6模式的图。

图32是将图1所示的变压装置1和具有上述4A型的电路结构的变压装置200进行了组合的电路图。在图中，在图1所示的变压装置1中的电容器级和电感器级之间插入变压装置200。这样，能够通过将两种变压装置1、200的变压功能进行组合而设计变压比的宽范围。

此外，此时，能够利用例如在1MHz的高频进行开关动作的环境而活用集中常数电路的变压装置200。另外，即使假设交流电源2置换为直流电源，也因在变压装置200中被输入基于变压装置1的前级的开关动作的开关动作波形，所以能够使用(以下，相同)。

另外，将该变压装置200与图1的变压装置1进行组合的只是一例，能够与上述全部变压装置1、100进行组合。这一点在以下的例中也是相同的。

《4B型》

图33是表示4B型的电路结构的图。若在语言上表现，则例如若将四个电抗元件的电抗分别设为X₁、X₂、X₃、X₄，则从输入侧看依次由位于二端子对电路的两个线间的X₁、位于一个线上的X₂、位于两个线间的X₃、位于所述一个线上的X₄构成二端子对电路。此时的输入阻抗Z_in在以下的式的上段部分表示。此外，若设定通过并联谐振以及串联谐振而将虚数分量设为0的条件，则输入阻抗Z_in在下段部分表示。

$\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{in}}=\frac{R{X}_1(X_2+X_3)+j{X}_1(X_2{X}_3+X_3{X}_4+X_4{X}_2)}{X_3(X_1+X_2)+X_4(X_1+X_2+X_3)-\mathrm{jR}(X_1+X_2+X_3)}\\ =\frac{X_1^2}{X_3^2}R,(X_1+X_2+X_3=0^\frac{1}{X_2}+\frac{1}{X_3}+\frac{1}{X_4}=0)\end{array}$

即，在参数条件为

X₁+X₂+X₃＝0∧(1/X₂)+(1/X₃)+(1/X₄)＝0

时，成为Z_in＝(X₁ ²/X₃ ²)·R，获得与输入电压成比例的输出电压。

图34是表示4B型的电路结构的实例6模式的图。

图35是将图1所示的变压装置1和具有上述4B型的电路结构的变压装置200进行了组合的电路图。在图中，在图1所示的变压装置1中的电容器级和电感器级之间插入变压装置200。这样，能够通过将两种变压装置1、200的变压功能进行组合而设计变压比的宽范围。

《4C型》

图36是表示4C型的电路结构的图。若在语言上表现，则例如若将四个电抗元件的电抗分别设为X₁、X₂、X₃、X₄，则从输入侧看依次以由位于二端子对电路的一个线上的X₁、位于两个线间的X₂、位于所述一个线上的X₃构成的T型电路和对X₁以及X₃的串联体并联的X₄构成二端子对电路。此时的输入阻抗Z_in在以下的式的上段部分表示。此外，若设定通过并联谐振以及串联谐振而将虚数分量设为0的条件，则输入阻抗Z_in在下段部分表示。

$\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{in}}=\frac{-X_4(X_1{X}_2+X_2{X}_3+X_3{X}_1)+\mathrm{jR}\{X_1(X_3+X_4)+X_2(X_1+X_3+X_4)\}}{R(X_1+X_3+X_4)+j\{X_2(X_1+X_3+X_4)+X_3(X_1+X_4)\}}\\ =\frac{X_1^2}{X_3^2}R,(X_1+X_3+X_4=0^\frac{1}{X_1}+\frac{1}{X_2}+\frac{1}{X_3}=0)\end{array}$

即，在参数条件为

X₁+X₃+X₄＝0∧(1/X₁)+(1/X₂)+(1/X₃)＝0

时，成为Z_in＝(X₁ ²/X₃ ²)·R，获得与输入电压成比例的输出电压。

图37是表示4C型的电路结构的实例6模式的图。

图38是将图1所示的变压装置1和具有上述4C型的电路结构的变压装置200进行了组合的电路图。在图中，在图1所示的变压装置1中的电容器级和电感器级之间插入变压装置200。这样，能够通过将两种变压装置1、200的变压功能进行组合而设计变压比的宽范围。

《4D型》

图39是表示4D型的电路结构的图。若在语言上表现，则例如若将四个电抗元件的电抗分别设为X₁、X₂、X₃、X₄，则从输入侧看依次包括位于二端子对电路的两个线间的X₁、X₂的第一串联体以及位于两个线间的X₃、X₄的第二串联体，构成第一串联体的相互连接点以及第二串联体的相互连接点成为输出端子的二端子对电路。此时的输入阻抗Z_in在以下的式的上段部分表示。此外，若设定通过并联谐振以及串联谐振而将虚数分量设为0的条件，则输入阻抗Z_in在下段部分表示。

$\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{in}}=\frac{-X_1{X}_2(X_3+X_4)-X_3{X}_4(X_1+X_2)+\mathrm{jR}(X_1+X_2)(X_3+X_4)}{R(X_1+X_2+X_3+X_4)+j(X_1+X_3)(X_2+X_4)\}}\\ =\frac{{(X_1+X_2)}^2}{{(X_1-X_2)}^2}R,(X_1+X_2+X_3+X_4=0^\frac{1}{X_1}+\frac{1}{X_2}+\frac{1}{X_3}+\frac{1}{X_4}=0)\end{array}$

即，在参数条件为

X₁+X₂+X₃+X₄＝0∧(1/X₁)+(1/X₂)+(1/X₃)+(1/X₄)＝0时，成为Z_in＝{(X₁+X₂)²/(X₁-X₂)²}·R，获得与输入电压成比例的输出电压。

图40是表示4D型的电路结构的实例2模式的图。

图41是将图1所示的变压装置1和具有上述4D型的电路结构的变压装置200进行了组合的电路图。在图中，在图1所示的变压装置1中的电容器级和电感器级之间插入变压装置200。这样，能够通过将两种变压装置1、200的变压功能进行组合而设计变压比的宽范围。

《n＝5(T型的应用)》

接着，考虑元素数n＝5的电路结构。虽然元素数比n＝4增加一个，但有实用性。

图42的(a)是表示n＝5的第一例的电路结构的图。在语言上表现时，若将五个电抗元件的电抗分别设为X_A、X_B、X_C、X_D、X_E，则从输入侧看依次由位于二端子对电路的一个线上的X_A、位于两个线间的X_B、位于所述一个线上的X_C、位于两个线间的X_D、位于所述一个线上的X_E构成二端子对电路。

另一方面，图42的(b)表示T型电路。在该T型电路中，输入阻抗Z_in在以下的式的上段部分表示，为了将虚数分量设为0，需要下段部分的参数条件。

$\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{in}}=\frac{-(X_1{X}_2+X_2{X}_3+X_3{X}_1)+\mathrm{jR}(X_1+X_2)}{R+j(X_2+X_3)}\\ =\frac{X_1^2}{R},(X_1=X_3=-X_2)\end{array}$

由于在T型电路中R来到分母，所以不会成为LILT。但是，若将T型电路构成为2级，则成为Z_in＝k·R，获得与输入电压成比例的输出电压。因此，若将图42的(a)的电路中的五个电抗元件的电抗分别设为X_A、X_B、X_C、X_D、X_E，则作为从输入侧看依次由位于二端子对电路的一个线上的X_A、位于两个线间的X_B、位于所述一个线上的X_C、位于两个线间的X_D、位于所述一个线上的X_E构成所述二端子对电路，设为

X_A＝-X_B∧X_E＝-X_D∧X_C＝X_A+X_E

的关系。此时，输入阻抗Z_in成为Z_in＝(X_A ²/X_E ²)·R，与负载的电阻值R成比例，获得与输入电压成比例的输出电压。

关于该LILT电路也同样地，通过与变压装置1进行组合，能够进行变压比的宽范围的设计。

《n＝5(π型的应用)》

图43的(a)是表示n＝5的第二例的电路结构的图。在语言上表现时，若将五个电抗元件的电抗分别设为X_A、X_B、X_C、X_D、X_E，则从输入侧看依次由位于二端子对电路的两个线间的X_A、位于一个线上的X_B、位于两个线间的X_C、位于所述一个线上的X_D、位于两个线间的X_E构成二端子对电路。

另一方面，图43的(b)表示π型电路。在该π型电路中，输入阻抗Z_in在以下的式的上段部分表示，为了将虚数分量设为0，需要下段部分的参数条件。

$\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{in}}=\frac{R{X}_1(X_2+X_3)+j{X}_1{X}_2{X}_3}{X_3(X_1+X_2)-\mathrm{jR}(X_1+X_2+X_3)}\\ =\frac{X_1^2}{R},(X_1=X_3=-X_2)\end{array}$

由于在π型电路中R来到分母，所以不会成为LILT。但是，若将π型电路构成为2级，则成为Z_in＝k·R，获得与输入电压成比例的输出电压。因此，若将图43的(a)的电路中的五个电抗元件的电抗分别设为X_A、X_B、X_C、X_D、X_E，则作为从输入侧看依次由位于二端子对电路的两个线间的X_A、位于一个线上的X_B、位于两个线间的X_C、位于所述一个线上的X_D、位于两个线间的X_E构成所述二端子对电路，设为

X_A＝-X_B∧X_E＝-X_D∧X_C＝X_A·X_E/(X_A+X_E)的关系。

此时，输入阻抗Z_in成为Z_in＝(X_A ²/X_E ²)·R，与负载的电阻值R成比例，获得与输入电压成比例的输出电压。

关于该LILT电路也同样地，通过与变压装置1进行组合，能够进行变压比的宽范围的设计。

《n＝6(前T·后π)》

接着，考虑元素数n＝6的电路结构。虽然元素数比n＝4增加两个，但有实用性。

图44的(a)是表示n＝6的第一例的电路结构的图。在语言上表现时，若将六个电抗元件的电抗分别设为X_A、X_B、X_C、X_D、X_E、X_F，则从输入侧看依次由位于二端子对电路的一个线上的X_A、位于两个线间的X_B、位于所述一个线上的X_C、位于两个线间的X_D、位于所述一个线上的X_E、位于两个线间的X_F构成二端子对电路。

如前所述，由于在T型电路以及π型电路中R来到分母，所以不会成为LILT。但是，若由T型电路+π型电路构成电路，则成为Z_in＝k·R，获得与输入电压成比例的输出电压。因此，若将图44的(a)的电路中的六个电抗元件的电抗分别设为X_A、X_B、X_C、X_D、X_E、X_F，则作为从输入侧看依次由位于二端子对电路的一个线上的X_A、位于两个线间的X_B、位于所述一个线上的X_C、位于两个线间的X_D、位于所述一个线上的X_E、位于两个线间的X_F构成所述二端子对电路，设为

X_A＝X_C＝-X_B∧X_D＝X_F＝-X_E的关系。

此时，输入阻抗Z_in成为Z_in＝(X_A ²/X_F ²)·R，与负载的电阻值R成比例，获得与输入电压成比例的输出电压。

关于该LILT电路也同样地，通过与变压装置1进行组合，能够进行变压比的宽范围的设计。

《n＝6(前π·后T)》

图44的(b)是表示n＝6的第二例的电路结构的图。在语言上表现时，若将六个电抗元件的电抗分别设为X_A、X_B、X_C、X_D、X_E、X_F，则从输入侧看依次由位于二端子对电路的两个线间的X_A、位于一个线上的X_B、位于两个线间的X_C、位于所述一个线上的X_D、位于两个线间的X_E、位于所述一个线上的X_F构成二端子对电路。

如前所述，由于在π型电路以及T型电路中R都来到分母，所以不会成为LILT。但是，若由π型电路+T型电路构成电路，则成为Z_in＝k·R，获得与输入电压成比例的输出电压。因此，若将图44的(b)的电路中的六个电抗元件的电抗分别设为X_A、X_B、X_C、X_D、X_E、X_F，则作为从输入侧看依次由位于二端子对电路的两个线间的X_A、位于一个线上的X_B、位于两个线间的X_C、位于所述一个线上的X_D、位于两个线间的X_E、位于所述一个线上的X_F构成所述二端子对电路，设为

X_A＝X_C＝-X_B∧X_D＝X_F＝-X_E的关系。

此时，输入阻抗Z_in成为Z_in＝(X_A ²/X_F ²)·R，与负载的电阻值R成比例，获得与输入电压成比例的输出电压。

关于该LILT电路也同样地，通过与变压装置1进行组合，能够进行变压比的宽范围的设计。

《其他》

另外，关于图1～41，作为电抗元件，还能够利用电缆的电容以及电缆的电感。

此时，电缆能够容易确保耐压性能，此外，具有低成本的优点。

另外，应认为本次公开的实施方式在所有方面是例示，不是限制性的。本实用新型的范围由权利要求书表示，意图包含与权利要求等同的含义以及范围内的全部变更。

Claims (10)

1.一种变压装置，设置在电源和负载之间，包括：

前级电路，在与所述电源连接的前端侧具有输入端口P1以及P2，在后端侧具有输出端口P3以及P4；以及

后级电路，在与所述负载连接的后端侧具有输出端口P7以及P8，在前端侧具有输入端口P5以及P6，

作为所述前级电路，能够选择以下的(F1)～(F5)中的任一个：

(F1)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P1以及所述输入端口P2，所述电容器连接点连接到所述输出端口P4，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P2和所述输出端口P3之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F2)将在所述(F1)的前级电路中在与所述输出端口P3直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F3)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P3以及所述输出端口P4，所述电感器连接点连接到所述输入端口P2，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P1和所述输出端口P4之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F4)将在所述(F3)的前级电路中在与所述输入端口P1直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F5)由四个开关构成，从所述输入端口P1、P2输入并从所述输出端口P3、P4输出的全桥电路的前级电路，

此外，作为所述后级电路，能够选择以下的(R1)～(R5)中的任一个：

(R1)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P5以及所述输入端口P6，所述电感器连接点连接到所述输出端口P8，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一开关和位于所述输入端口P6和所述输出端口P7之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的后级电路；

(R2)将在所述(R1)的后级电路中在与所述输出端口P7直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R3)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P7以及所述输出端口P8，所述电容器连接点连接到所述输入端口P6，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一开关和位于所述输入端口P5和所述输出端口P8之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的后级电路；

(R4)将在所述(R3)的后级电路中在与所述输入端口P5直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R5)由四个开关构成，从所述输入端口P5、P6输入并从所述输出端口P7、P8输出的全桥电路的后级电路，

包括所述前级电路(F1)～(F5)中的任一个和所述后级电路(R1)～(R5)中的任一个而构成，并且，排除前级电路为(F5)且后级电路为(R5)的组合。

2.一种变压装置，设置在电源和负载之间，包括分别具有进行使相对于输入的输出的极性交替反转的开关动作的功能的前级电路以及后级电路，所述变压装置包括：

串联体，设置在所述前级电路以及所述后级电路中的至少一方，将一对电抗元件在连接点中相互串联连接而成；以及

开关装置，在将所述串联体的两端设为第一端口的情况下，使所 述串联体的一端和所述连接点之间以及所述串联体的另一端和所述连接点之间通过开关动作而交替且反转极性而设为第二端口，执行从所述第一端口到所述第二端口的电力的传输以及从所述第二端口到所述第一端口的电力的传输中的任一个。

3.如权利要求1或2所述的变压装置，其中，

若所述串联体为一对电感器的串联体，且将所述电源的频率设为f_o，将开关频率设为fs，将任意的所述电感器的电感值设为L，将所述负载的电阻值设为R，则

2πf_oL＜＜R＜＜2πfsL。

4.如权利要求1或2所述的变压装置，其中，

若所述串联体为一对电容器的串联体，且将所述电源的频率设为f_o，将开关频率设为fs，将任意的所述电容器的电容值设为C，将所述负载的电阻值设为R，则

1/(2πfsC)＜＜R＜＜1/(2πf_oC)。

5.如权利要求1或2所述的变压装置，其中，

在设置有所述串联体的电路中，在没有与所述串联体的连接点连接的一方的输出用的线路中插入电容器。

6.如权利要求1或2所述的变压装置，其中，

在所述前级电路和所述后级电路之间插入分布常数电路，该分布常数电路包括：

将所述前级电路的输出的频率设为f，将频率f的波长设为λ，长度为λ/4的第一转换器；以及

在该第一转换器的末端和所述后级电路之间设置的长度为λ/4的第二转换器。

7.如权利要求1或2所述的变压装置，其中，

在所述前级电路和所述后级电路之间插入二端子对电路，

该二端子对电路如下：

将4以上的自然数设为n，将n个电抗元件相互连接而构成，相对于所述负载的任意的电阻值R，所述二端子对电路的输入阻抗Z_in的实数分量将k设为常数，由k·R表示，且虚数分量为0。

8.如权利要求1或2所述的变压装置，其中，

利用电缆的电容以及电感作为电容器、电感器或者电抗元件。

9.一种变压装置，将权利要求1或2所述的变压装置以多个组、级联而构成。

10.一种变压装置，设置在直流电源和负载之间，包括：

前级电路，在与所述电源连接的前端侧具有输入端口P1以及P2，在后端侧具有输出端口P3以及P4；以及

后级电路，在与所述负载连接的后端侧具有输出端口P7以及P8，在前端侧具有输入端口P5以及P6，

作为所述前级电路，能够选择以下的(F1)～(F5)中的任一个：

(F1)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P1以及所述输入端口P2，所述电容器连接点连接到所述输出端口P4，位于所述输入端口P1和所述输出端口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P2和所述输出端口P3之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F2)将在所述(F1)的前级电路中在与所述输出端口P3直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F3)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P3以及所述输出端口P4，所述电感器连接点连接到所述输入端口P2，位于所述输入端口P1和所述输出端 口P3之间的第一开关和位于所述输入端口P1和所述输出端口P4之间的第二开关通过开关动作而交替成为接通状态的前级电路；

(F4)将在所述(F3)的前级电路中在与所述输入端口P1直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P1、P2相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P3、P4相互并联连接的前级电路；

(F5)由四个开关构成，从所述输入端口P1、P2输入并从所述输出端口P3、P4输出的全桥电路的前级电路，

此外，作为所述后级电路，能够选择以下的(R1)～(R5)中的任一个：

(R1)将一对电感器在电感器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输入端口P5以及所述输入端口P6，所述电感器连接点连接到所述输出端口P8，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一二极管和位于所述输入端口P6和所述输出端口P7之间的第二二极管根据输入电压的极性而交替导通的后级电路；

(R2)将在所述(R1)的后级电路中在与所述输出端口P7直连的线路中插入电感器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R3)将一对电容器在电容器连接点中相互串联连接而成的串联体的两端分别连接到所述输出端口P7以及所述输出端口P8，所述电容器连接点连接到所述输入端口P6，位于所述输入端口P5和所述输出端口P7之间的第一二极管和位于所述输入端口P5和所述输出端口P8之间的第二二极管根据输入电压的极性而交替导通的后级电路；

(R4)将在所述(R3)的后级电路中在与所述输入端口P5直连的线路中插入电容器的电路作为一个单元，将多个单元的所述输入端口P5、P6相互串联连接，将多个单元的所述输出端口P7、P8相互并联连接的后级电路；

(R5)由四个二极管构成，从所述输入端口P5、P6输入并从所述输出端口P7、P8输出的全桥电路的后级电路，

包括所述前级电路(F1)～(F5)中的任一个和所述后级电路(R1)～(R5)中的任一个而构成，并且，排除前级电路为(F5)且后级电路为(R5)的组合。