JP2016140126A - 電力変換装置および電力変換システム - Google Patents

Abstract

【課題】多出力のトランスの巻線を、１次巻線によって他の巻線を挟み込むサンドイッチ巻き構造とした場合、バッテリーを２次巻線に接続すると想定以上の漏洩磁束によって、発熱が生じ、トランスの冷却構造が大型になる。【解決手段】多出力のトランスの巻線を、電源が接続され流れる電流の向きが一方向の巻線Ａ、バッテリーが接続され電流の流れる向きが双方向である巻線Ｂ、負荷が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ｃの３種類に区分し、前記巻線Ｂを分割し、前記巻線Ａの周囲に前記分割された巻線Ｂおよび前記巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記分割された巻線Ｂの間に前記巻線Ｃを挟み込む構造とすることによって、バッテリーの動作状態の変化が生じてもトランスの漏洩磁束の磁界強度の分布を平均化できるようにした。【選択図】図２

Description

この発明は、多出力のトランスをもつ電力変換装置および電力変換システムに関するもので、特に多出力のトランスにバッテリーを接続する電力変換装置および電力変換システムに関するものである。

電力変換装置は、電力を様々な用途に使用するための変換手段として使用されている。例えば、車載用電源においては、発電された電力を蓄積するために電源をバッテリーに接続する場合、モータの駆動源として使用するために交流負荷に接続する場合、あるいは表示装置への電流源として直流負荷に接続する場合がある。これらの多様な電力源を個別に準備すれば、電源装置としての全体規模が大きくなる。そこで、交流出力となる第１の変換器部の出力端子を絶縁トランスに接続し、その２次巻線に第２の変換器部を接続し、さらにトランスの３次巻線に第３の変換器部を接続することによって、一台の電力変換装置で多種多様の出力を得る構成とすることによって、電源システム全体の小形軽量化を図っている（例えば特許文献１）。

特開２０１０−１１９１６９号公報

また、複数の出力を得るために前述の多出力のトランスを構成する場合には、入力側の１次巻線を分割して、他の巻線をサンドイッチのように挟み込む構造が一般的に行われている。この構造によってトランスの結合が良くなる、すなわち１次巻線による励磁磁束に比べて漏洩磁束が少なくなるという効果があった。

従来の多出力のトランスを使用して小型軽量化を図った電力変換装置は、電源入力の１次巻線に対して出力側を２次巻線、３次巻線、４次巻線というように複数にして、電源入力に対して複数の出力を得るというもので、１次巻線に第１の変換器部を接続し、２次巻線に第２の変換器部、３次巻線に第３の変換器部、そして４次巻線に第４の変換器部を接続している。これらの第２の変換器部、第３の変換器部および第４の変換器部のそれぞれの出力には負荷が接続される。この第１の変換器部、第２の変換器部、第３の変換器部および第４の変換器部では、入力側と出力側が設定されて、電力の取り出す方向が一方向のものとして設定されていた。

しかし、いずれかの変換器が双方向に切り替えて使用する場合、すなわち、変換器の出力側に電源を接続して、あるときには負荷への電力を供給し、またあるときには電源に切り替えて逆流させてトランスに電力を供給するような場合で、例えば、バッテリーを第２の変換器部に接続するような場合は想定されていなかった。すなわち、このような多出力のトランスの電力変換装置では、第２の変換器部にバッテリーを接続して、充電後に、第１の変換器部の入力が停止されると、バッテリーが電源として機能するため、第２の変換器部では電流が逆方向に流れ、３次巻線、４次巻線に電流が流れることになる。

このような動作状態においては、２次巻線と、３次巻線および４次巻線との関係において、漏洩磁束が想定以上となり、実際に電力変換装置を動作させると、巻線による損失によって、トランスが発熱するという問題が発生する。この発熱に対応するためにトランスの冷却構造の大型化、複雑化によって装置全体が大型になるという問題があった。

この発明は、前述の問題を解消するために行われたもので、バッテリーなどの外部電源を接続することを想定したうえで、巻線損失を抑制し、発熱量を抑制するようにした多出力のトランスを持つ電力変換装置の提供し、この電力変換装置を使用したシステムを実現することを目的とするものである。

この発明は、多出力のトランスの巻線を、電源が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ａ、バッテリーが接続され電流の流れる向きが双方向である巻線Ｂ、負荷が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ｃの３種類に区分し、前記巻線Ｂを分割し、前記巻線Ａの周囲に前記分割された巻線Ｂおよび前記巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記分割された巻線Ｂの間に前記巻線Ｃを挟み込む構造としたものである。

また、前記巻線Ｃを分割し、前記巻線Ａの周囲に前記巻線Ｂおよび前記分割された巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記分割された巻線Ｃの間に前記巻線Ｂもしくは前記巻線Ｃを挟み込む構造としたものである。
また、前記巻線Ａの周囲に前記巻線Ｂおよび前記巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記巻線Ｃの間に前記巻線Ｂもしくは前記巻線Ｃを挟み込む構造としたものである。
また、前記巻線ＢもしくはＣのうち、最も大きな電流が流れる巻線を最外層もしくはその一つ内側の層に配置したものである。

さらに、電力変換システムとして、互いに磁気的に結合された１次巻線、２次巻線、３次巻線、４次巻線を有するトランス、一端に前記１次巻線が接続され他端に交流電源が接続された第１の変換器部、一端に前記２次巻線が接続され他端にバッテリーが接続された第２の変換器部、一端に前記３次巻線が接続され他端に直流負荷が接続された第３の変換器部、および一端に前記４次巻線が接続され他端に交流負荷が接続された第４の変換器部を備え、前記トランスの前記２次巻線を第１の２次巻線および第２の２次巻線に分割し、それぞれ最外層もしくは最内層に配置し、前記１次巻線を中心の層に配置し、前記３次巻線を最外層の一つ内側の層に配置したものである。

この発明の電力変換装置は、トランスの巻線の電流の流れる方向が変化する動作状態においてもトランスにおける巻線損失が小さく抑えられるので、巻線の発熱量を抑制することでトランスの小型化及びトランスの冷却構造の簡素化が可能な電力変換装置を提供することができる。
また、多出力トランスの電力変換装置にバッテリーを接続しても巻線損失を抑えて、冷却構造の簡素な電力変換システムを実現することができる。

この発明の実施の形態１を説明するための電力変換システムの構成図である。 この発明の実施の形態１の多出力トランスの巻線配置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１の電力変換システムの動作モード１を説明する概略図である。 この発明の実施の形態１の電力変換装置における動作モード１でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。 この発明の実施の形態１の電力変換システムの動作モード２を説明する概略図である。 この発明の実施の形態１の電力変換装置における動作モード２でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。 この発明の実施の形態２の多出力トランスの巻線配置を示す断面図である。 この発明の実施の形態２の電力変換装置における動作モード１でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。 この発明の実施の形態２の電力変換装置における動作モード２でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。 この発明の実施の形態３の多出力トランスの巻線配置を示す断面図である。 この発明の実施の形態３の電力変換装置における動作モード１でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。 この発明の実施の形態３の電力変換装置における動作モード２でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。 この発明の実施の形態４を説明するための電力変換システムの構成図である。 この発明の実施の形態４の多出力トランスの巻線配置を示す断面図である。 この発明の実施の形態４の電力変換装置における動作モード１でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。 この発明の実施の形態４の電力変換装置における動作モード２でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。 この発明の比較例の多出力トランスの巻線配置を示す断面図である。 この発明の比較例の電力変換装置における動作モード１でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。 この発明の比較例の電力変換装置における動作モード２でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。

実施の形態１
以下、この発明の実施の形態１について説明する。
図１は、この発明の実施の形態を説明するための電力変換システムの構成図である。
図１に示すように、この発明の対象とする電力変換システム１００の電力変換装置５０の内部には多出力のトランス６が設けられ、トランス６の１次巻線６０１には第１の変換器部１が接続され、２次巻線６０２には第２の変換器部２、３次巻線６０３には第３の変換器部３、および４次巻線には第４の変換器部４が接続されている。単方向に電力変換を行う第１の変換器部１の一端に交流電源７が接続され、他端にトランス６の１次巻線６０１が接続されている。双方向に電力変換を行う第２の変換器部２の一端にバッテリー８が接続され、他端にトランス６の２次巻線６０２が接続されている。単方向に電力変換を行う第３の変換器部３の一端に直流負荷９が接続され、他端にトランス６の３次巻線６０３が接続されている。単方向に電力変換を行う第４の変換器部４の一端に交流負荷１０が接続され、他端にトランス６の４次巻線６０４が接続されている。そして、第１の変換器部１、第２の変換器部２、第３の変換器部３、および第４の変換器部４は制御部５によって制御されている。

次にこの電力変換システム１００の動作について説明する。まず、交流電源７の交流電圧Ｖａｃ１が第１の変換器部１で所定の交流電圧Ｖｔｒ１に変換され、この交流電圧Ｖｔｒ１はトランス６で交流電圧Ｖｔｒ２に巻数比倍され、絶縁された２次側の第２の変換器部２で所定の直流電圧Ｖｄｃ１に変換され、バッテリー８が充電される。同様に、前記の交流電圧Ｖｔｒ１はトランス６で交流電圧Ｖｔｒ３に巻数比倍され、絶縁された３次側の第３の変換器部３で所定の直流電圧Ｖｄｃ２に変換され、直流負荷９に電力が供給される。また、前記の交流電圧Ｖｔｒ１はトランス６で交流電圧Ｖｔｒ４に巻数比倍され、絶縁された４次側の第４の変換器部４で所定の交流電圧Ｖａｃ２に変換され、交流負荷１０に
電力が供給される。

なお、第２の変換器部２は双方向に電力変換を行うため、装置の動作状態によっては、バッテリー８からトランス６および第３の変換器部３および第４の変換器部４を介して、直流負荷９および交流負荷１０に電力が供給される場合もある。

図２は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置５０のトランスの巻線配置を示す概略断面図である。図２に示すように、２次巻線６０２が第１の２次巻線６０２ａおよび第２の２次巻線６０２ｂに２分割され、１次巻線６０１の周囲に３次巻線６０３、４次巻線６０４、第１の２次巻線６０２ａ、第２の２次巻線６０２ｂを配置し、１次巻線６０１と第１の２次巻線６０２ａの間に３次巻線６０３を、１次巻線６０１と第２の２次巻線６０２ｂの間に４次巻線を、それぞれ挟み込む構造としている。すなわち、コア６０５側から、第１の２次巻線６０２ａ、３次巻線６０３、１次巻線６０１、４次巻線６０４、第２の２次巻線６０２ｂの順番で配置されている。
ここで、巻線は、それぞれの巻線に流れる電流の向きによって、巻線Ａ、巻線Ｂ、巻線Ｃの３種類に区分される。巻線Ａは電源が接続され流れる電流の向きが一方向であり、巻線Ｂはバッテリーが接続され電流の流れる向きが双方向であり、巻線Ｃは負荷が接続され流れる電流の向きが一方向である。

この巻線配置となっている電力変換システム１００の動作モード１は、交流電源７から電力が供給されている動作状態を表している。この動作モード１では、図３に示すように、電力が交流電源７から電源変換装置５０内のトランス６を介して、バッテリー８、直流負荷９および交流負荷１０に供給される。この場合、トランス６の巻線配置に関しては、電流の向きが同じである第１の２次巻線６０２ａおよび３次巻線６０３および４次巻線６０４および第２の２次巻線６０２ｂで、これらの巻線の電流とは逆相の電流が流れる１次巻線６０１を挟み込んだ構造となる。

この場合、トランス６の巻線の損失係数ΣＪ^２は、漏れ磁束の磁界強度と巻線の電流密度の関係をアンペールの法則を用いた巻線断面のＭＭＦ（Ｍａｇｎｅｔｏ−ｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）図から算出される。ＭＭＦ図は、磁界が、流れる電流に比例するいわゆるアンペールの法則を用いたもので、始点からコアの垂直もしくは水平方向を距離にとり、その磁界と電流の変化を巻線断面に対して、一次元で表わしたものである。トランスの場合、入力換算もしくは出力換算するため、磁界と電流は始点、終点においてゼロ（終始ゼロ）となる特性図で表わされる。

ここで、ＭＭＦ図の条件として、入力巻線には２Ｉの電流が流れ、負荷巻線にも入力巻線と同様に合計２Ｉの電流が流れるものとする。また、電流Ｉに対して磁界Ｈ０、磁界Ｈ０に対して電流密度Ｊ０が生じるものとし、入力巻線に流れる電流の方向を正方向（図４において奥から手前に向かう方向）、負荷巻線に流れる電流の方向を負方向（図４において手前から奥に向かう方向）とする。

図４は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の動作モード１でのトランスの巻線断面のＭＭＦ図である。ここで、入力巻線である１次巻線６０１には正方向に２Ｉの電流が流れ、負荷巻線である２次巻線６０２、３次巻線６０３および４次巻線６０４には負方向に均等に合計２Ｉの電流が流れることとなる。すなわち、電流の最も多い巻線は１次巻線６０１であり、この１次巻線６０１が、逆相の電流が流れる巻線、すなわち第１の２次巻線６０２ａ、第２の２次巻線６０２ｂ、３次巻線６０３、および４次巻線６０４で挟み込まれている。したがって、第１の２次巻線６０２ａおよび第２の２次巻線６０２ｂおよび３次巻線６０３および４次巻線６０４には１次巻線６０１を流れる電流とは逆相で、Ｉ／２ の大きさの電流が流れることになる。

図４に示したように、コア６０５側をスタートとし、第１の２次巻線６０２ａには負方向に電流がＩ／２流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０／２、電流密度は−Ｊ０／２となる。次に、３次巻線６０３には負方向にＩ／２流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０、電流密度は−Ｊ０となる。次に、１次巻線６０１には正方向に２Ｉ流れるため、該巻線右端での磁界強度はＨ０に、電流密度は−Ｊ０となる。次に、４次巻線６０４には負方向にＩ／２流れるため、磁界強度はＨ０／２に、電流密度は−Ｊ０／２となる。最後に、第２の２次巻線６０２ｂには負方向にＩ／２流れるため、磁界強度は０に、電流密度も０となる。この場合、損失係数は式（１）に示した通り５．０となる。
ΣＪ^２＝２×（１^２×２＋（１／２）^２×２）＝５．０ ・・・・・（１）

次に、装置の動作状態が変化した場合を説明する。
図５は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の動作モード２を説明する図である。この動作モード２とは、交流電源７からの電力の供給が無く、バッテリー８から直流負荷に電力が供給される状態を表している。この動作モード２の場合、１次巻線６０１に接続されていた交流電源７と、４次巻線６０４に接続されていた交流負荷１０が未接続となり、バッテリー８から直流負荷９に電力が供給される。この場合、トランス６の巻線配置は図２に示した通りであるため、第１の２次巻線６０２ａおよび第２の２次巻線６０２ｂが入力巻線、３次巻線６０３が負荷巻線となり、電流の向きが同じである第１の２次巻線６０２ａおよび第２の２次巻線６０２ｂで、これらの巻線の電流とは逆相の電流が流れる３次巻線６０３を挟み込んだ構造となる。すなわち、第１の２次巻線６０２ａおよび第２の２次巻線６０２ｂに流れる電流の向きは、装置の動作状態が動作モード１から動作モード２に変化しても、常に同じとなるため、電流の向きが常に同じである巻線で該巻線とは逆相の電流が流れる巻線を挟み込む構造が維持される。

図６は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の動作モード２でのトランスの巻線断面のＭＭＦ図である。また、入力巻線である第１の２次巻線６０２ａおよび第２の２次巻線６０２ｂには正方向にそれぞれＩの電流が流れ、負荷巻線である３次巻線６０３には負方向に２Ｉの電流が流れることになる。すなわち、電流の最も多い巻線は３次巻線６０３であり、この３次巻線が、逆相の電流が流れる巻線で挟み込まれている。この場合、コア６０５側をスタートとし、第１の２次巻線６０２ａには正方向にＩ流れるため、該巻線右端での磁界強度はＨ０、電流密度はＪ０となる。次に、３次巻線６０３には負方向に２Ｉ流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０、電流密度はＪ０となる。続く１次巻線６０１および４次巻線６０４には電流が流れないため、磁界強度は−Ｈ０で一定、電流密度は０となる。最後に、第２の２次巻線６０２ｂには正方向にＩ流れるため、該巻線右端での磁界強度は０、電流密度も０となる。損失係数は、式（２）に示した通り４．０となる。
ΣＪ^２＝２×（１^２×２）＝４．０ ・・・・・（２）

比較例
ここで、図１に示した電力変換システム１００に従来の巻線配置の構成を使用した場合を比較例として示す。図１７はこの発明の比較例の多出力トランスの巻線配置を示す断面図で、トランス６の１次巻線６０１が第１の１次巻線６０１ａと第２の１次巻線６０１ｂに分割され、第１の１次巻線６０１ａおよび第２の１次巻線６０１ｂで、２次巻線６０２、３次巻線６０３、４次巻線６０４を挟み込む構造となっている。これは、トランスの巻線配置として一般的なサンドイッチ巻の構造である。この比較例を、図３に示したように、電力が、交流電源７からトランス６を介して、バッテリー８および直流負荷９および交流負荷１０に供給される場合を説明する。

図１８は、一般的なトランスの巻線配置かつ動作モード１でのトランスの巻線断面のＭＭＦ図である。図において、トランスの巻線配置および巻線に流れる電流の向き、トランスの漏れ磁束の磁界強度（横軸はコアからの距離）、およびトランスの巻線の電流密度（横軸はコアからの距離）を、それぞれ示している。ここで、ＭＭＦ図の条件として、発明の実施の対応と同様に、入力巻線には合計２Ｉの電流が流れ、負荷巻線にも入力巻線と同様に合計２Ｉの電流が流れるものとしている。

また、電流Ｉに対して磁界Ｈ０、磁界Ｈ０に対して電流密度Ｊ０が生じるものとし、入力巻線に流れる電流の方向を正方向（図１８において奥から手前に向かう方向）、負荷巻線に流れる電流の方向を負方向（図１８において手前から奥に向かう方向）としている。また、入力巻線である第１の１次巻線６０１ａおよび第２の１次巻線６０１ｂには正方向に合計２Ｉの電流が流れ（１次巻線１本でＩ、２本で２Ｉ）、負荷巻線である２次巻線６０２および３次巻線６０３および４次巻線６０４には負方向に均等に合計２Ｉの電流が流れる。したがって、２次巻線６０２および３次巻線６０３および４次巻線６０４には第１の１次巻線６０１ａおよび第２の１次巻線６０１ｂを流れる電流とは逆相で、２Ｉ／３
の大きさの電流が流れることになる。

トランスの巻線損失が巻線電流密度の係数の２乗Ｊ^２に比例するため、該係数を積算したΣＪ^２を比較することで、巻線配置による巻線損失を概念的に比較することが可能である。図１８では、コア６０５側をスタートとし、第１の１次巻線６０１ａには正方向に電流がＩ流れるため、該巻線右端での磁界強度はＨ０、電流密度はＪ０となる。次に、３次巻線６０３には負方向に２Ｉ／３流れるため、該巻線右端での磁界強度はＨ０／３、電流密度はＪ０／３となる。次に、２次巻線６０２には負方向に２Ｉ／３流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０／３、電流密度はＪ０／３となる。

次に、４次巻線６０４には負方向に２Ｉ／３流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０、電流密度はＪ０となる。最後に、第２の１次巻線６０１ｂには正方向にＩ流れるため、該巻線右端での磁界強度は０、電流密度も０となる。各巻線端での電流密度の２乗の積算値を損失係数とし、図１８では、ΣＪ^２は式（３）に示した通り４．４となる。
ΣＪ^２＝２×（１^２×２＋（１／３）^２×２）＝４．４ ・・・・・（３）

ここで、装置の動作状態が、動作モード１から動作モード２に変化した場合を考える。図１９は、電力変換装置の動作モード２の状態を表している。この場合、１次巻線６０１に接続されていた交流電源７と、４次巻線６０４に接続されていた交流負荷１０が未接続となり、バッテリー８から直流負荷９に電力が供給される。すなわち、２次巻線６０２が入力巻線、３次巻線６０３が負荷巻線となるため、入力巻線による負荷巻線の挟み込み構造が崩れることになる。

図１９は、一般的なトランスの巻線配置かつ動作モード２でのトランスの巻線断面のＭＭＦ図である。この場合、コア６０５側をスタートとし、第１の１次巻線６０１ａには電流が流れないため、該巻線右端での磁界強度および電流密度は共に０となる。次に、負荷巻線である３次巻線６０３には負方向に２Ｉ流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ１、電流密度は−Ｊ１となる。次に、入力巻線である２次巻線６０２には正方向に２Ｉ流れるため、該巻線右端での磁界強度は０、電流密度も０となる。損失係数は、式（４）に示した通り８．０となる。
ΣＪ^２＝２×（２）^２＝８．０ ・・・・・（４）

このように、動作モード１から動作モード２に変化した場合、入力巻線による負荷巻線の挟み込み構造が崩れることにより、損失係数ΣＪ^２が４．４から８．０に増大するため、同様に、トランス６の巻線損失が増大している。
この比較例から明らかなように、比較例に対して、発明の実施の形態１の構成とすることによって、装置の動作状態が動作モード１から動作モード２に変化した場合には、比較例による巻線配置では漏洩磁束が課題であったのに対して、発明の実施の形態１のように、多出力のトランスの巻線を、電源が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ａ、バッテリーが接続され電流の流れる向きが双方向である巻線Ｂ、負荷が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ｃの３種類に区分し、前記巻線Ｂを分割し、前記巻線Ａの周囲に前記分割された巻線Ｂおよび前記巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記分割された巻線Ｂの間に前記巻線Ｃを挟み込む構造とすることにより、トランスの漏れ磁束の磁界強度の分布を平均化し、トランスの巻線損失を抑制することができることが明らかである。

前記構成を想定すると、商用交流電源から高圧バッテリーおよび車両電装品および一般電装品に電力を供給するモードである動作モード１よりも、高圧バッテリーから車両用電装品に電力を供給するモードである動作モード２の方が、実使用頻度が多いため、後者でのトランス６の巻線損失を低減することで巻線の発熱量を抑制し、トランスの小型化およびトランスの冷却構造の簡素化を実現することができる。

なお、図２では、トランス６の２次巻線６０２を２分割としたが、３分割以上とし、該巻線に流れる電流とは逆相の巻線を挟み込むように配置してもよい。また、図１では、４個の変換器（第１の変換器部１、第２の変換器部２、第３の変換器部３、第４の変換器部４）および４種の巻線（１次巻線６０１、２次巻線６０２、３次巻線６０３、４次巻線６０４）を用いたが、５個以上の変換器（それぞれに電源または負荷またはバッテリーが接続される）および５種以上の巻線を使用し、双方向に電力変換を行う変換器部に接続される巻線を２分割等し、該巻線に流れる電流とは逆相の巻線を挟み込むように配置してもよい。

以上のようにして、実施の形態１に係る電力変換装置では、多出力のトランスの巻線を、電源が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ａ、バッテリーが接続され電流の流れる向きが双方向である巻線Ｂ、負荷が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ｃの３種類に区分し、前記巻線Ｂを分割し、前記巻線Ａの周囲に前記分割された巻線Ｂおよび前記巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記分割された巻線Ｂの間に前記巻線Ｃを挟み込む構造とすることにより、装置の動作状態が変化した場合でも、電流の向きが常に同じとなる巻線で、該巻線の電流とは逆相の電流が流れる巻線を挟み込む構造を維持でき、トランスの漏れ磁束の磁界強度の分布を平均化し、それに伴いトランスの巻線損失、巻線の発熱量を抑制することで、トランスの小型化およびトランスの冷却構造の簡素化を実現することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。
図７は、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置のトランスの巻線配置を示す概略断面図である。図７では、図２に示した巻線配置に対して、３次巻線６０３と４次巻線６０４の配置を入れ替えて、３次巻線６０３を最外層の１つ内側の層に配置したものである。トランス６の巻線配置以外は、図１に示した実施の形態１に係る電力変換装置の構成と同じである。また、装置の動作についても実施の形態１と同様であるため、装置全体の構成および動作の説明を省略する。

図８は、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の動作モード１でのトランスの巻線断面のＭＭＦ図である。ここで、入力巻線である１次巻線６０１には正方向に２Ｉの電流が流れ、負荷巻線である３次巻線には負方向にＩの電流が、第１の２次巻線６０２ａおよび第２の２次巻線６０２ｂおよび４次巻線６０４には負方向にそれぞれＩ／３の電流が流れることとする。すなわち、電流の最も多い巻線は１次巻線６０１であり、該巻線が、逆相の電流が流れる巻線で挟み込まれている。また、負荷巻線のうち電流の最も多い巻線
である３次巻線６０３が最外層の１つ内側の層に配置されている。

図８に示したように、コア６０５側をスタートとし、第１の２次巻線６０２ａには負方向に電流がＩ／３流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０／３、電流密度は−Ｊ０／３となる。次に、４次巻線６０４には負方向にＩ／３流れるため、該巻線右端での磁界強度は−２Ｈ０／３、電流密度は−２Ｊ０／３となる。次に、１次巻線６０１には正方向に２Ｉ流れるため、該巻線右端での磁界強度は４Ｈ０／３に、電流密度は−４Ｊ０／３となる。次に、３次巻線６０３には負方向にＩ流れるため、磁界強度はＨ０／３に、電流密度は−Ｊ０／３となる。最後に、第２の２次巻線６０２ｂには負方向にＩ／３流れるため、磁界強度は０に、電流密度も０となる。この場合、損失係数は式（５）に示した通り４．９となる。
ΣＪ^２＝２×（（４／３）^２＋（２／３）^２＋（１／３）^２×２）＝４．９ ・・（５）

ここで、実施の形態１と同様、装置の動作状態が動作モード１から動作モード２に変化した場合を考える。
図９は、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の動作モード２でのトランスの巻線断面のＭＭＦ図である。この場合、コア６０５側をスタートとし、第１の２次巻線６０２ａには正方向にＩ流れるため、該巻線右端での磁界強度はＨ０、電流密度はＪ０となる。続いて、４次巻線６０４および１次巻線６０１には電流が流れないため、磁界強度はＨ０で一定、電流密度は０となる。次に、３次巻線６０３には負方向に２Ｉ流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０、電流密度はＪ０となる。最後に、第２の２次巻線６０２ｂには正方向にＩ流れるため、該巻線右端での磁界強度は０、電流密度も０となる。損失係数は、式（６）に示した通り４．０となる。動作モード２の場合、図６に示した実施の形態１でのＭＭＦ図と磁界強度および電流密度の分布が異なるが、損失係数は同値となる。
ΣＪ^２＝２×（１^２×２）＝４．０ ・・・・・（６）

したがって、実施の形態１と同様、前述したような、トランスの巻線配置を一般的なサンドイッチ巻き構造とする場合と比較して、装置の動作状態が動作モード１から動作モード２に変化した場合でも、電流の向きが常に同じとなる巻線で、該巻線の電流とは逆相の電流が流れる巻線を挟み込む構造を維持することにより、トランスの漏れ磁束の磁界強度の分布を平均化し、トランスの巻線損失を抑制することができる。

さらに、負荷巻線のうち電流の最も多い巻線である３次巻線６０３を最外層の１つ内側の層に配置しているため、実施の形態１に係る電力変換装置よりも、該巻線の放熱性が上がり、トランスの冷却構造をより簡素化することができる。

以上のようにして、実施の形態２に係る電力変換装置では、巻線ＢもしくはＣのうち、最も大きな電流が流れる巻線を最外層の一つ内側の層に配置することにより、実施の形態１に係る電力変換装置での効果に加えて、該巻線の放熱性が上がり、トランスの冷却構造をより簡素にすることができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について説明する。
図１０は、この発明の実施の形態３に係る電力変換装置のトランスの巻線配置を示す概略的な断面図である。図１０に示すように、３次巻線６０３が第１の３次巻線６０３ａおよび第２の３次巻線６０３ｂに２分割され、１次巻線６０１の周囲に２次巻線６０２、４次巻線６０４、第１の３次巻線６０３ａ、第２の３次巻線６０３ｂを配置し、１次巻線６０１と第１の３次巻線６０３ａの間に２次巻線６０２を、１次巻線６０１と第２の３次巻線６０３ｂの間に４次巻線６０４を、それぞれ挟み込む構造とする。すなわち、コア６０５側から第１の３次巻線６０３ａ、２次巻線６０２、１次巻線６０１、４次巻線６０４、第２の３次巻線６０３ｂの順番で配置される。トランス６の巻線配置以外は、図１に示した実施の形態１に係る電力変換装置の構成と同じである。また、装置の動作についても実施の形態１と同様であるため、装置全体の構成および動作の説明を省略する。

図１１は、この発明の実施の形態３に係る電力変換装置の動作モード１でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。ここで、入力巻線である１次巻線６０１には正方向に２Ｉの電流が流れ、負荷巻線である２次巻線６０２、第１の３次巻線６０３ａ、第２の３次巻線６０３ｂ、４次巻線６０４には負方向に均等に合計２Ｉの電流が流れることとなる。この場合、トランス６の巻線配置に関しては、電流の向きが同じである第１の３次巻線６０３ａおよび２次巻線６０２および４次巻線６０４および第２の３次巻線６０３ｂで、これらの巻線の電流とは逆相の電流が流れる１次巻線６０１を挟み込んだ構造となる。また、電流の最も多い巻線は１次巻線６０１であり、この１次巻線６０１が、逆相の電流が流れる巻線、すなわち第１の３次巻線６０３ａおよび２次巻線６０２および４次巻線６０４および第２の３次巻線６０３ｂで挟み込まれている。したがって、２次巻線６０２および第１の３次巻線６０３ａおよび第２の３次巻線６０３ｂおよび４次巻線６０４には１次巻線６０１を流れる電流とは逆相で、Ｉ／２ の大きさの電流が流れることになる。

図１１に示したように、コア６０５側をスタートとし、第１の３次巻線６０３ａには負方向に電流がＩ／２流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０／２、電流密度は−Ｊ０／２となる。次に、２次巻線６０２には負方向にＩ／２流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０、電流密度は−Ｊ０となる。次に、１次巻線６０１には正方向に２Ｉ流れるため、該巻線右端での磁界強度はＨ０に、電流密度は−Ｊ０となる。次に、４次巻線６０４には負方向にＩ／２流れるため、磁界強度はＨ０／２に、電流密度は−Ｊ０／２となる。最後に、第２の３次巻線６０３ｂには負方向にＩ／２流れるため、磁界強度は０に、電流密度も０となる。この場合、損失係数は式（７）に示した通り５．０となる。すなわち、実施の形態１と比較して、トランス６の巻線配置が異なるが損失係数は同じとなる。
ΣＪ^２＝２×（１^２×２＋（１／２）^２×２）＝５．０ ・・・・・（７）

ここで、実施の形態１と同様、装置の動作状態が、動作モード１から動作モード２に変化した場合を考える。この場合、トランス６の巻線配置は図１０に示した通りであるため、２次巻線６０２が入力巻線、第１の３次巻線６０３ａおよび第２の３次巻線６０３ｂが負荷巻線となり、電流の向きが同じである第１の３次巻線６０３ａおよび第２の３次巻線６０３ｂで、これらの巻線の電流とは逆相の電流が流れる２次巻線６０２を挟み込んだ構造となる。すなわち、第１の３次巻線６０３ａおよび第２の３次巻線６０３ｂに流れる電流の向きは、装置の動作状態が動作モード１から動作モード２に変化しても、常に同じとなるため、電流の向きが常に同じである巻線で該巻線とは逆相の電流が流れる巻線を挟み込む構造が維持される。

図１２は、この発明の実施の形態３に係る電力変換装置の動作モード２でのトランスの巻線断面のＭＭＦ図である。この場合、コア６０５側をスタートとし、第１の３次巻線６０３ａには負方向にＩ流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０、電流密度は−Ｊ０となる。次に、２次巻線６０２には正方向に２Ｉ流れるため、該巻線右端での磁界強度はＨ０、電流密度は−Ｊ０となる。続いて、１次巻線６０１および４次巻線６０４には電流が流れないため、磁界強度はＨ０で一定、電流密度は０となる。最後に、第２の３次巻線６０３ｂには負方向にＩ流れるため、該巻線右端での磁界強度は０、電流密度も０となる。損失係数は、式（８）に示した通り４．０となる。すなわち、実施の形態１と比較して、トランス６の巻線配置が異なるが損失係数は同じとなる。
ΣＪ^２＝２×（１^２×２）＝４．０ ・・・・・（８）

したがって、実施の形態１と同様、前述したような、トランスの巻線配置を一般的なサンドイッチ巻き構造とする場合と比較して、装置の動作状態が動作モード１から動作モード２に変化した場合でも、電流の向きが常に同じとなる巻線で、該巻線の電流とは逆相の電流が流れる巻線を挟み込む構造を維持することにより、トランスの漏れ磁束の磁界強度の分布を平均化し、トランスの巻線損失を抑制することができる。

なお、図１０では、トランス６の３次巻線６０３を２分割としたが、３分割以上とし、該巻線に流れる電流とは逆相の巻線を挟み込むように配置してもよい。また、図１では、４個の変換器（第１の変換器部１、第２の変換器部２、第３の変換器部３、第４の変換器部４）および４種の巻線（１次巻線６０１、２次巻線６０２、３次巻線６０３、４次巻線６０４）を用いたが、５個以上の変換器（それぞれに電源または負荷またはバッテリーが接続される）および５種以上の巻線を使用し、負荷に接続される巻線を２分割等し、該巻線に流れる電流とは逆相の巻線を挟み込むように配置してもよい。

以上のようにして、実施の形態３に係る電力変換装置では、多出力のトランスの巻線を、電源が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ａ、バッテリーが接続され電流の流れる向きが双方向である巻線Ｂ、負荷が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ｃの３種類に区分し、前記巻線Ｃを分割し、前記巻線Ａの周囲に前記巻線Ｂおよび前記分割された巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記分割された巻線Ｃの間に前記巻線Ｂもしくは前記巻線Ｃを挟み込む構造とすることにより、実施の形態１と同様、装置の動作状態が変化した場合においても、電流の向きが常に同じとなる巻線で、該巻線の電流とは逆相の電流が流れる巻線を挟み込む構造を維持でき、トランスの漏れ磁束の磁界強度の分布を平均化し、それに伴いトランスの巻線損失、巻線の発熱量を抑制することで、トランスの小型化およびトランスの冷却構造の簡素化を実現することができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４について説明する。
図１３は、この発明の実施の形態を説明するための電力変換システムの構成図である。図１３では、図１に示した実施の形態１〜３に関連する電力変換システムを構成するトランス６に５次巻線６０６を、さらに単方向に電力変換を行う第５の変換器部１１および第２の直流負荷１２を追加し、第５の変換器部１１の一端に第２の直流負荷１２が接続され、他端にトランス６の５次巻線６０６が接続されている。そして、他の変換器部と同様、第５の変換器部１１は制御部５によって制御されている。

次にこの電力変換システム１００の動作について説明する。まず、交流電源７の交流電圧Ｖａｃ１が第１の変換器部１で所定の交流電圧Ｖｔｒ１に変換され、この交流電圧Ｖｔｒ１はトランス６で交流電圧Ｖｔｒ２に巻数比倍され、絶縁された２次側の第２の変換器部２で所定の直流電圧Ｖｄｃ１に変換され、バッテリー８が充電される。同様に、前記の交流電圧Ｖｔｒ１はトランス６で交流電圧Ｖｔｒ３に巻数比倍され、絶縁された３次側の第３の変換器部３で所定の直流電圧Ｖｄｃ２に変換され、直流負荷９に電力が供給される。また、前記の交流電圧Ｖｔｒ１はトランス６で交流電圧Ｖｔｒ４に巻数比倍され、絶縁された４次側の第４の変換器部４で所定の交流電圧Ｖａｃ２に変換され、交流負荷１０に電力が供給される。さらに、前記の交流電圧Ｖｔｒ１はトランス６で交流電圧Ｖｔｒ５に巻数比倍され、絶縁された５次側の第５の変換器部１１で所定の直流電圧Ｖｄｃ３に変換され、第２の直流負荷１２に電力が供給される。

なお、第２の変換器部２は双方向に電力変換を行うため、装置の動作状態によっては、バッテリー８からトランス６および第３の変換器部３および第４の変換器部４および第５の変換器部１１を介して、直流負荷９および交流負荷１０および第２の直流負荷１２に電力が供給される場合もある。

図１４は、この発明の実施の形態４に係る電力変換装置のトランスの巻線配置を示す概略的な断面図である。図１４に示すように、１次巻線６０１の周囲に２次巻線６０２、４次巻線６０４、３次巻線６０３、５次巻線６０６を配置し、１次巻線６０１と３次巻線６０３の間に２次巻線６０２を、１次巻線６０１と５次巻線６０６の間に４次巻線６０４を、それぞれ挟み込む構造とする。すなわち、コア６０５側から３次巻線６０３、２次巻線６０２、１次巻線６０１、４次巻線６０４、５次巻線６０６の順番で配置される。

この巻線配置となっている電力変換システム１００の動作モード１は、交流電源７から電力が供給されている動作状態を表している。この動作モード１では、図１３に示すように、電力が交流電源７から電源変換装置５０内のトランス６を介して、バッテリー８、直流負荷９および交流負荷１０および第２の直流負荷１２に供給される。この場合、トランス６の巻線配置に関しては、電流の向きが同じである３次巻線６０３および２次巻線６０２および４次巻線６０４および５次巻線６０６で、これらの巻線の電流とは逆相の電流が流れる１次巻線６０１を挟み込んだ構造となる。

図１５は、この発明の実施の形態４に係る電力変換装置の動作モード１でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。ここで、入力巻線である１次巻線６０１には正方向に２Ｉの電流が流れ、負荷巻線である２次巻線６０２、３次巻線６０３および４次巻線６０４および５次巻線６０６には負方向に均等に合計２Ｉの電流が流れることとなる。この場合、トランス６の巻線配置に関しては、電流の向きが同じである３次巻線６０３および２次巻線６０２および４次巻線６０４および５次巻線６０６で、これらの巻線の電流とは逆相の電流が流れる１次巻線６０１を挟み込んだ構造となる。また、電流の最も多い巻線は１次巻線６０１であり、この１次巻線６０１が、逆相の電流が流れる巻線、すなわち３次巻線６０３および２次巻線６０２および４次巻線６０４および５次巻線６０６で挟み込まれている。したがって、２次巻線６０２および３次巻線６０３および４次巻線６０４および５次巻線６０６には１次巻線６０１を流れる電流とは逆相で、Ｉ／２ の大きさの電流が流れることになる。

図１５に示したように、コア６０５側をスタートとし、３次巻線６０３には負方向に電流がＩ／２流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０／２、電流密度は−Ｊ０／２となる。次に、２次巻線６０２には負方向にＩ／２流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０、電流密度は−Ｊ０となる。次に、１次巻線６０１には正方向に２Ｉ流れるため、該巻線右端での磁界強度はＨ０に、電流密度は−Ｊ０となる。次に、４次巻線６０４には負方向にＩ／２流れるため、磁界強度はＨ０／２に、電流密度は−Ｊ０／２となる。最後に、５次巻線６０６には負方向にＩ／２流れるため、磁界強度は０に、電流密度も０となる。この場合、損失係数は式（９）に示した通り５．０となる。すなわち、実施の形態１と比較して、トランス６の巻線配置が異なるが損失係数は同じとなる。
ΣＪ^２＝２×（１^２×２＋（１／２）^２×２）＝５．０ ・・・・・（９）

ここで、実施の形態１と同様、装置の動作状態が動作モード１から動作モード２に変化した場合を考える。この場合、トランス６の巻線配置は図１４に示した通りであるため、２次巻線６０２が入力巻線、３次巻線６０３および５次巻線６０６が負荷巻線となり、電流の向きが同じである３次巻線６０３および５次巻線６０６で、これらの巻線の電流とは逆相の電流が流れる２次巻線６０２を挟み込んだ構造となる。すなわち、３次巻線６０３および５次巻線６０６に流れる電流の向きは、装置の動作状態が動作モード１から動作モード２に変化しても、常に同じとなるため、電流の向きが常に同じである巻線で該巻線とは逆相の電流が流れる巻線を挟み込む構造が維持される。

図１６は、この発明の実施の形態４に係る電力変換装置の動作モード２でのトランスの巻線断面のＭＭＦを示す特性図である。この場合、コア６０５側をスタートとし、３次巻線６０３には負方向にＩ流れるため、該巻線右端での磁界強度は−Ｈ０、電流密度は−Ｊ０となる。次に、２次巻線６０２には正方向に２Ｉ流れるため、該巻線右端での磁界強度はＨ０、電流密度は−Ｊ０となる。続いて、１次巻線６０１および４次巻線６０４には電流が流れないため、磁界強度はＨ０で一定、電流密度は０となる。最後に、５次巻線６０６には負方向にＩ流れるため、該巻線右端での磁界強度は０、電流密度も０となる。損失係数は、式（１０）に示した通り４．０となる。すなわち、実施の形態１と比較して、トランス６の巻線配置が異なるが損失係数は同じとなる。
ΣＪ^２＝２×（１^２×２）＝４．０ ・・・・・（１０）

したがって、実施の形態１と同様、前述したような、トランスの巻線配置を一般的なサンドイッチ巻き構造とする場合と比較して、装置の動作状態が動作モード１から動作モード２に変化した場合でも、電流の向きが常に同じとなる巻線で、該巻線の電流とは逆相の電流が流れる巻線を挟み込む構造を維持することにより、トランスの漏れ磁束の磁界強度の分布を平均化し、トランスの巻線損失を抑制することができることになる。

なお、図１３では、５個の変換器（第１の変換器部１、第２の変換器部２、第３の変換器部３、第４の変換器部４、第５の変換器部１１）および５種の巻線（１次巻線６０１、２次巻線６０２、３次巻線６０３、４次巻線６０４、５次巻線６０６）を用いたが、６個以上の変換器（それぞれに電源または負荷またはバッテリーが接続される）および６種以上の巻線を使用し、巻線Ａの周囲に巻線Ｂおよび巻線Ｃを配置し、巻線Ａと巻線Ｃの間に巻線Ｂもしくは巻線Ｃを挟み込む構造としてもよい。

以上のようにして、実施の形態４に係る電力変換装置では、多出力のトランスの巻線を、電源が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ａ、バッテリーが接続され電流の流れる向きが双方向である巻線Ｂ、負荷が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ｃの３種類に区分し、前記巻線Ａの周囲に前記巻線Ｂおよび前記巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記巻線Ｃの間に前記巻線Ｂもしくは前記巻線Ｃを挟み込む構造とすることにより、実施の形態１と同様、装置の動作状態が変化した場合でも、電流の向きが常に同じとなる巻線で、該巻線の電流とは逆相の電流が流れる巻線を挟み込む構造を維持でき、トランスの漏れ磁束の磁界強度の分布を平均化し、それに伴いトランスの巻線損失、巻線の発熱量を抑制することで、トランスの小型化およびトランスの冷却構造の簡素化を実現することができる。

この発明の構成は例えば、電動車両の充電器を中心とした電源システムへと適用することができ、交流電源７は商用交流電源、バッテリー８は車両走行用の高圧バッテリー、直流負荷９は第３の変換器部３が出力する直流電圧を入力電圧とする車両電装品、交流負荷１０は第４の変換器部４が出力する交流電圧を入力電圧とする電装品としたシステムに適用可能である。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせ、あるいは各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 第１の変換器部、２ 第２の変換器部、３ 第３の変換器部、４ 第４の変換器部、５ 制御部、６ トランス、６０１ １次巻線、６０１ａ 第１の１次巻線、
６０１ｂ 第２の１次巻線、６０２ ２次巻線、６０２ａ 第１の２次巻線、
６０２ｂ 第２の２次巻線、６０３ ３次巻線、６０３ａ 第１の３次巻線、
６０３ｂ 第２の３次巻線、６０４ ４次巻線、６０５ コア、６０６ ５次巻線、
７ 交流電源、８ バッテリー、９ 直流負荷、１０ 交流負荷、
１１ 第５の変換器部、１２ 第２の直流負荷、５０ 電力変換装置、
１００ 電力変換システム

Claims (5)

1. 多出力のトランスの巻線を、電源が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ａ、バッテリーが接続され電流の流れる向きが双方向である巻線Ｂ、負荷が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ｃの３種類に区分し、前記巻線Ｂを分割し、前記巻線Ａの周囲に前記分割された巻線Ｂおよび前記巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記分割された巻線Ｂの間に前記巻線Ｃを挟み込む構造としたことを特徴とする電力変換装置。
2. 多出力のトランスの巻線を、電源が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ａ、バッテリーが接続され電流の流れる向きが双方向である巻線Ｂ、負荷が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ｃの３種類に区分し、前記巻線Ｃを分割し、前記巻線Ａの周囲に前記巻線Ｂおよび前記分割された巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記分割された巻線Ｃの間に前記巻線Ｂもしくは前記巻線Ｃを挟み込む構造としたことを特徴とする電力変換装置。
3. 多出力のトランスの巻線を、電源が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ａ、バッテリーが接続され電流の流れる向きが双方向である巻線Ｂ、負荷が接続され流れる電流の向きが一方向である巻線Ｃの３種類に区分し、前記巻線Ａの周囲に前記巻線Ｂおよび前記巻線Ｃを配置し、前記巻線Ａと前記巻線Ｃの間に前記巻線Ｂもしくは前記巻線Ｃを挟み込む構造としたことを特徴とする電力変換装置。
4. 前記巻線Ｂもしくは前記巻線Ｃのうち、最も大きな電流が流れる巻線を最外層もしくはその一つ内側の層に配置したことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 互いに磁気的に結合された１次巻線、２次巻線、３次巻線、４次巻線を有するトランス、一端に前記１次巻線が接続され他端に交流電源が接続された第１の変換器部、一端に前記２次巻線が接続され他端にバッテリーが接続された第２の変換器部、一端に前記３次巻線が接続され他端に直流負荷が接続された第３の変換器部、および一端に前記４次巻線が接続され他端に交流負荷が接続された第４の変換器部を備え、前記トランスの前記２次巻線を第１の２次巻線および第２の２次巻線に分割し、それぞれ最外層もしくは最内層に配置し、前記１次巻線を中心の層に配置し、前記３次巻線を最外層の一つ内側の層に配置したことを特徴とする電力変換システム。