电力变换器单元的制作方法

本实用新型涉及级联连接有2个电力变换部的电力变换器单元。

背景技术：

通常，开关电容器(也称为充电泵电路)等的电容性电力变换器的电力提供能力取决于驱动频率、电容器的电容和向电容器的施加电压的积。在存在超过提供能力的请求的情况下，电容性电力变换器的输出降低。该降低主要由电容器的过放电引起。在这样的状态下，在向电容器的充电期间的开始时，产生与电压降低的量相应的冲击电流。该冲击电流成为噪声的原因，此外，产生破坏元件等不利影响。

在专利文献1中，公开了一种具备用于防止向电容器的冲击电流的预充电电路的电容性电力变换器。专利文献1中记载的预充电电路具有与各电容器连接的开关元件和电阻。并且，通过将开关元件接通，来防止向电容器的冲击电流。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国发明专利第8503203号说明书

技术实现要素：

实用新型要解决的课题

专利文献1中记载的预充电电路根据电阻的大小，决定电容器的充电时间。因此，在电源电压较高的情况下，若为了防止冲击电流而增大电阻值，则向电容器的预充电需要时间。另一方面，若为了加快预充电时间而减小电阻值，则在电源电压较高的情况下，不能防止冲击电流。

因此，本实用新型的目的在于，提供一种在不需要时间的情况下能够防止冲击电流的安全的电力变换器单元。

用于解决课题的手段

本实用新型所涉及的电力变换器单元的特征在于，具备：电容性电力变换器，其具有输入直流电压的输入部、输出直流电压的输出部、相对于所述输入部并联连接的多个电容器、多个电容性侧开关元件和对所述多个电容性侧开关元件进行开关控制的电容性侧控制部，通过对所述多个电容性侧开关元件的状态进行切换来对所述多个电容器进行充放电，从而对电压进行升降压；感应性电力变换器，其连接于所述输入部或者所述输出部，具有电感器、感应性侧开关元件和对所述感应性侧开关元件进行开关控制的感应性侧控制部，通过对所述感应性侧开关元件的状态进行切换来对向所述电感器的能量进行蓄放电，从而对电压进行升降压；和充电电路，其具有恒流源，从所述恒流源向所述多个电容器的连接点提供恒流，或者切断提供。

在该结构中，通过充电电路，以恒流对电容性电力变换器的电容器进行充电，从而能够防止向电容器的冲击电流。此时，由于对并联连接的多个电容器提供恒流，因此能够对各电容器一起进行充电，充电不需要时间。

所述电力变换器单元也可以具备：电压检测部，其对向所述多个电容器的任意电容器的充电电压进行检测；和异常判定部，其对所述电压检测部检测出的检测值和目标值进行比较，来判定异常。

在该结构中，通过对电容器的充电电压与目标值进行比较，能够判定电容器的异常、或者开关元件的异常等电容性电力变换器的异常。

所述异常判定部也可以在所述电容性电力变换器的启动后，在规定时间内进行动作。

在该结构中，通过在电力变换器单元的刚刚启动后判定异常的有无，在存在异常的状态下，继续驱动电力变换器单元，能够抑制引起进一步不良的可能性。

所述电力变换器单元也可以具备：电力变换限制部，其在所述异常判定部判定为异常的情况下，限制基于所述电容性电力变换器的电力变换。

在该结构中，在存在异常的情况下，能够使电力变换器单元的驱动停止。

实用新型效果

根据本实用新型，通过充电电路，以恒流对电容性电力变换器的电容器进行充电，从而能够防止向电容器的冲击电流。此时，由于对并联连接的多个电容器提供恒流，因此能够对各电容器一起进行充电，充电不需要时间。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的电力变换器单元的框图。

图2是实施方式1所涉及的电力变换器单元的电路图。

图3(A)以及图3(B)是用于对电容性电力变换器中的开关控制进行说明的图。

图4是用于对基于充电电路的预充电时的动作进行说明的图。

图5是充电电路的电路图。

图6是表示电容性电力变换器正常的情况下的故障判定电路的各元件的输出的图。

图7是表示电容性电力变换器异常的情况下的故障判定电路的各元件的输出的图。

图8是另一例的充电电路的电路图。

图9是进行电容性电力变换器的异常判定的故障判定部的框图。

图10是实施方式2所涉及的电容性电力变换器的电路图。

图11是用于对基于充电电路的预充电时的动作进行说明的图。

具体实施方式

图1是本实施方式所涉及的电力变换器单元1的框图。

电力变换器单元1具备：由一对端子In1以及端子In2而成的输入部、由端子Out1以及端子Out2而成的输出部。在端子In1以及端子In2连接直流电源。在端子Out1以及端子Out2连接负载。电力变换器单元1将从端子In1以及端子In2输入的直流电压V1(以下，称为输入电压V1)降压为电压V3(以下，称为输出电压V3)，并从端子Out1以及端子Out2输出。

电力变换器单元1具备：电容性电力变换器10、感应性电力变换器20、充电电路30、故障判定电路40、控制电路50。电容性电力变换器10与感应性电力变换器20在端子In1以及端子In2与端子Out1以及端子Out2之间级联连接，使得电容性电力变换器10成为输入侧。

电容性电力变换器10将输入电压V1降压为电压V2(以下，称为中间电压V2)。电容性电力变换器10例如是开关电容器，通过切换开关元件来使电容器充放电，从而对输入电压V1进行降压。

感应性电力变换器20输入中间电压V2，将该中间电压V2降压为输出电压V3。输出电压V3被提供给连接于端子Out1以及端子Out2的负载。

充电电路30具有恒流源。充电电路30从电力变换器单元1的刚刚启动后到进行基于电容性电力变换器10以及感应性电力变换器20的降压动作为止的期间，对电容性电力变换器10的电容器进行充电。以下，将该充电称为“预充电”。电力变换器单元1的刚刚启动后，电容性电力变换器10的电容器不被充电。在该状态下，若从连接于端子In1以及端子In2的直流电源对电容器进行充电，则向各电容器流动冲击电流，各电容器或者开关元件等可能破损。

因此，充电电路30在电力变换器单元1的刚刚启动后，对从连接于端子In1以及端子In2的直流电源向电容性电力变换器10流动的电流进行切断。并且，充电电路30从自身所具有的恒流源向电容性电力变换器10提供恒流。若以恒流对电容器进行充电，则电容器的充电电压与充电时间成比例地增加。因此，电力变换器单元1的刚刚启动后，通过充电电路30以恒流对电容器进行充电，从而能够防止冲击电流向电容性电力变换器10的电容器流入。其结果，能够防止电容器的故障。

故障判定电路40对电容性电力变换器10的故障的有无进行判定。故障判定电路40在基于充电电路30的预充电的期间中或者预充电的结束后，对电容性电力变换器10的电容器的充电电压进行检测。并且，故障判定电路40对检测的充电电压与目标值进行比较，来判定故障的有无。

另外，对于电容性电力变换器10的故障，举例电容器的短路破坏或者断路破坏、电容过不足、设想外的电流路径的形成等。

控制电路50对输入电压V1、中间电压V2、输出电压V3进行检测。控制电路50将中间电压V2以及输出电压V3与各自的目标电压值进行比较，根据该比较结果，向电容性电力变换器10以及感应性电力变换器20输出指令信号。电容性电力变换器10以及感应性电力变换器20根据指令信号，例如变更驱动频率。此外，控制电路50在故障判定电路40判定为异常的情况下，停止电力变换器单元的驱动。控制电路50是本实用新型所涉及的“电力变换限制部”的一个例子。

图2是本实施方式所涉及的电力变换器单元1的电路图。在图2中，省略图1所示的控制电路50的图示。

电容性电力变换器10具有：包含端子101以及端子102的输入部、包含端子103以及端子104的输出部。端子101与端子In1连接。端子102与端子In2连接。端子103与后述的感应性电力变换器20的端子201连接。端子104与后述的感应性电力变换器20的端子202连接。

电容性电力变换器10具有：开关元件S11、开关元件S12、开关元件S13、开关元件S14、开关元件S15、开关元件S16、开关元件S17、电容器C11、电容器C12和电容器C13、开关控制电路111。开关控制电路111对开关元件S11～S17进行开关控制。

开关控制电路111是本实用新型所涉及的“电容性侧控制部”的一个例子。此外，开关元件S11～S17是本实用新型所涉及的“电容性侧开关元件”的一个例子。

开关元件S11与开关元件S12在端子101与端子103之间串联连接。在开关元件S11与开关元件S12的连接点，电容器C11与开关元件S14被依次串联连接。在端子103，开关元件S16、电容器C12、开关元件S15被依次串联连接。在电容器C11与开关元件S14的连接点和开关元件S16与电容器C12的连接点之间，连接开关元件S13。此外，在电容器C12与开关元件S15的连接点和端子103之间，连接开关元件S17。电容器C13被连接于端子103与端子104之间。电容器C11、电容器C12和电容器C13分别具有相同的电容。

以下，对电容性电力变换器10中的降压动作进行说明。

图3(A)以及图3(B)是用于对电容性电力变换器10中的开关控制进行说明的图。在图3(A)以及图3(B)中，省略充电电路30的图示。在本例中，考虑电容性电力变换器10将3.0V的输入电压V1降压为1.0V的中间电压V2的情况。

开关控制电路111(参照图2)在第1状态下，如图3(A)所示，将开关元件S11、开关元件S13、开关元件S17设为接通，将开关元件S12、开关元件S14、开关元件S15、开关元件S16设为断开。在该情况下，如图3(A)的箭头所示，成为在端子101连接电容器C11、电容器C12和电容器C13的串联电路的结构。在该情况下，由于输入电压V1为3.0V，因此向电容器C11、电容器C12和电容器C13分别充电1.0V的电压。

接下来，开关控制电路111在第2状态下，如图3(B)所示，将开关元件S11、开关元件S13、开关元件S17设为断开，将开关元件S12、开关元件S14、开关元件S15、开关元件S16设为接通。在该情况下，如图3(B)所示，成为在端子103分别并联连接电容器C11、电容器C12和电容器C13的结构。在该情况下，由于向电容器C11、电容器C12和电容器C13分别充电1.0V的电压，因此从端子103和端子104输出1.0V的中间电压V2。

这样，在电容性电力变换器10中，通过交替切换图3(A)的第1状态和图3(B)的第2状态，从而输入电压V1被降压为中间电压V2。

返回到图2，感应性电力变换器20具有：包含端子201以及端子202的输入部、和包含端子203以及端子204的输出部。端子201与电容性电力变换器10的端子103连接。端子202与电容性电力变换器10的端子104连接。端子203与端子Out1连接。端子204与端子Out2连接。

感应性电力变换器20为降压变换器。感应性电力变换器20具有：开关元件Q11、开关元件Q12、电感器L1、电容器C2、驱动器21。开关元件Q11是p型MOS-FET。开关元件Q12是n型MOS-FET。驱动器21对开关元件Q11与开关元件Q12进行开关控制。感应性电力变换器20对开关元件Q11和开关元件Q12进行接通断开，将中间电压V2降压为输出电压V3。

开关元件Q11和开关元件Q12是本实用新型所涉及的“感应性侧开关元件”的一个例子。驱动器21是本实用新型所涉及的“感应性侧控制部”的一个例子。

这样，电力变换器单元1通过电容性电力变换器10将输入电压V1降压为中间电压V2。并且，通过感应性电力变换器20将中间电压V2进一步降压为输出电压V3。换句话说，电力变换器单元1分两阶段对电压进行降压。若与仅通过一个电力变换部、例如感应性电力变换器20将输入电压V1降压为输出电压V3的情况相比，则电容性电力变换器10以及感应性电力变换器20各自的输入输出电压差较小。因此，可实现电力变换器单元1中的电力变换损耗的减少化。

充电电路30具有恒流源31和开关元件S31。恒流源31与开关元件S31被串联连接。该串联电路被连接于端子In1、和开关元件S11与电容器C11的连接点之间。充电电路30在电力变换器单元1的启动时将开关元件S31设为接通，向电容性电力变换器10提供恒流。电容性电力变换器10的电容器C11、电容器C12和电容器C13通过该恒流而被充电。

图4是用于对基于充电电路30预充电时的动作进行说明的图。

在进行预充电的情况下，充电电路30将开关元件S31设为接通。此外，电容性电力变换器10的开关控制电路111(参照图2)将开关元件S12、开关元件S14、开关元件S15、开关元件S16设为接通，将开关元件S11、开关元件S13、开关元件S17设为断开。由此，电容器C11、电容器C12和电容器C13成为相对于充电电路30并联连接的结构。换句话说，由于从充电电路30向被并联连接的电容器C11、电容器C12和电容器C13的连接点提供恒流，因此向电容器C11、电容器C12和电容器C13同时提供恒流。

若电容器C11、电容器C12和电容器C13分别被充电到作为目标值的基准电压，则充电电路30停止基于恒流的充电。另外，电容器C11、电容器C12和电容器C13各自的电容相同。因此，分别向电容器C11、电容器C12和电容器C13充电相同的电压。

图5是充电电路30的电路图。在图5中，将预充电时的电容性电力变换器10的状态简单化表示。换句话说，电容性电力变换器10将开关元件S12、开关元件S14、开关元件S15、开关元件S16设为接通的状态，将开关元件S11、开关元件S13、开关元件S17设为断开的状态。

充电电路30具有：恒流源(恒流电路)31、开关元件S31、开关元件S32、开关元件S33、比较器32、基准电压电源33。恒流源31与开关元件S32的串联电路、和开关元件S33被并联连接，构成电流镜电路，并与端子In1连接。开关元件S31与开关元件S33串联连接。开关元件S31是n型MOS-FET，在栅极输入比较器32的输出从而被接通断开。

向比较器32输入电容器C11、电容器C12与电容器C13的充电电压的检测结果、和来自基准电压电源33的基准电压并进行比较。另外，电容器C11、电容器C12和电容器C13的充电电压分别相同。因此，通过相对于电容器C13并联设置分压电路，能够对电容器C11、电容器C12和电容器C13的充电电压进行检测。在以下的说明中，表现为向比较器32输入电容器C13的充电电压的检测结果。

若电容器C13的充电电压低于基准电压，则比较器32输出H电平的信号，若电容器C13的充电电压高于基准电压，则比较器32输出L电平的信号。换句话说，若电容器C13的充电电压低于基准电压，则开关元件S31接通。由此，向电容器C11、电容器C12和电容器C13提供恒流，开始预充电。若电容器C13的充电电压高于基准电压，则开关元件S31断开。由此，恒流向电容器C11、电容器C12和电容器C13的提供被切断，预充电结束。

这样，预充电中，通过将电容器C11、电容器C12和电容器C13并联连接，提供恒流，从而能够一并对各电容器进行充电。因此，充电不需要时间。此外，在将电容器C11、电容器C12和电容器C13串联连接来进行预充电的情况下，若一个电容器产生短路故障，则向其他电容器施加的电压变大，其他电容器也可能故障。因此，通过将电容器C11、电容器C12和电容器C13并联连接，能够抑制向各电容器的施加电压。进一步地，在正常的情况下，由于电容性电力变换器10的输出电压与各电容器的充电电压相同，因此不需要设置多个充电电压的检测电路，能够省空间化。

故障判定电路40在基于充电电路30的预充电的开始后，对电容性电力变换器10的输出电压与目标值进行比较，从而进行电容性电力变换器10的故障判定。如前所述，在预充电时，电容器C11、电容器C12和电容器C13被并联连接，此外，各自的电容相同(另外，也可以是不同的电容)。换句话说，若电容性电力变换器10正常，则电容性电力变换器10的输出电压与电容器C11、电容器C12和电容器C13各自的充电电压相同。因此，通过对电容性电力变换器10的输出电压进行检测，能够判定多个电容器的异常、或者多个开关元件的异常等电容性电力变换器10整体的异常。

从充电电路30提供的恒流已知。此外，由于电容性电力变换器10的电容器C11、电容器C12和电容器C13的电容也是设计值或者推荐值，因此已知。由于电容器的充电电压与充电时间成比例地增加，因此能够预先计算向电容器充电了目标值的电压为止的时间。故障判定电路40通过从预充电开始起经过计算出的时间后的、电容性电力变换器10的输出电压是否为目标值和包含其误差的范围内，来判定异常的有无。

以下，判定的范围设定为基准电压REFL以上、基准电压REFH以下的范围。此外，预充电时的电容性电力变换器10的输出电压表示为VM。输出电压VM能够通过在电容性电力变换器10的输出侧设置电阻R11与电阻R12的分压电路来进行检测。电阻R11与电阻R12的分压电路是本实用新型所涉及的“电压检测部”的一个例子。

故障判定电路40具有比较器41、比较器42、与门43、NOT电路44、与门45。故障判定电路40是本实用新型所涉及的“异常判定部”的一个例子。

电容性电力变换器10的输出电压VM的检测电压VMd被输入到比较器41的反相输入。基准电压REFH被输入到比较器41的同相输入。电容性电力变换器10的输出电压VM的检测电压VMd被输入到比较器42的同相输入。基准电压REFL(＜基准电压REFH)被输入到比较器42的反相输入。

向与门43输入比较器41的输出信号DETH和比较器42的输出信号DETL。NOT电路44将与门43的输出信号DET反相。

向与门45输入NOT电路44的输出信号DETX和时钟计数CTR。时钟计数CTR是计数器46输出的信号。计数器46从预充电的开始时起对时钟信号进行计数，在经过了一定时间的时刻，输出1时钟的量的时间的H电平的信号。与门45在电容性电力变换器10存在异常的情况下，输出H电平的信号。与门45在电容性电力变换器10没有异常的情况下，输出L电平的信号。

另外，连接故障判定电路40的位置能够适当地变更。例如，故障判定电路40也可以连接于电容器C11与开关元件S12的连接点、或者电容器C12与开关元件S16的连接点等。

图6是表示电容性电力变换器10正常的情况下的故障判定电路40的各元件的输出的图。

如前所述，若向电容器提供恒流，则电容器的充电电压与充电时间成比例地增加。因此，电容性电力变换器10的输出电压VM也与时间成比例地增加。在本例中，输出电压VM在预充电开始起经过时间T1时，成为基准电压REFL，在经过时间T2时，成为基准电压REFH。

从预充电开始起到经过时间T1，输出电压VM低于基准电压REFL以及基准电压REFH。在该情况下，比较器41的输出信号DETH为H电平，比较器42的输出信号DETL为L电平。

从预充电开始起经过时间T1之后，到经过时间T2为止，输出电压VM高于基准电压REFL，低于基准电压REFH。在该情况下，比较器41的输出信号DETH为H电平，比较器42的输出信号DETL为L电平。并且，与门43的输出信号DET为H电平。NOT电路44的输出信号DETX，将信号DET的反相信号输出。换句话说，从时间T1到时间T2的期间，输出信号DETX为L电平。

如前所述，可知，若电容性电力变换器10正常，则从时间T1到时间T2的期间内，向电容器C11、电容器C12和电容器C13充电目标值的电压。因此，设定为在从时间T1到时间T2的期间，向与门45输入时钟计数CTR。在电容性电力变换器10正常的情况下，在从时间T1到时间T2的期间，输入到与门45的输出信号DETX为L电平。因此，与门45的输出信号FLT保持L电平。

图7是表示电容性电力变换器10异常的情况下的故障判定电路40的各元件的输出的图。

例如，若电容器的电容过大，或者短路故障，或者形成短路路径并产生泄漏，则电容器的充电时间变慢。因此，与图6的情况相比，检测电压VMd的斜率变缓。在本例中，在预充电的开始后、经过时间T3(＞T2)时，检测电压VMd高于基准电压REFL。

从预充电开始起到经过时间T3为止，检测电压VMd低于基准电压REFL以及基准电压REFH。在该情况下，比较器41的输出信号DETH为H电平，比较器42的输出信号DETL为L电平。并且，与门43的输出信号DET为L电平，信号DETX为H电平。换句话说，在从时间T1到时间T2的期间，信号DETX为H电平。因此，产生与门45的输出信号FLT为H电平的期间。

另外，不通过充电完成而将充电停止，通过对充电上限电位进行限制，从而针对大于检测电压VMd的斜率的情况也能够进行异常检测。在该情况下，与图7同样地，产生与门45的输出信号FLT为H电平的期间。此外，关于电容不足，由于充电完成检测信号比设想早，因此能够容易地检测。例如，作为检测充电完成时间的另一手段，也可以考虑对充电完成检测信号的定时与计数器的计数进行比较的方法。

在本说明中，输出时钟计数CTR的定时、基准电压REFL、基准电压REFH等的值能够适当变更。

这样，故障判定电路40在电容性电力变换器10异常的情况下，输出H电平的信号。若从故障判定电路40输出H电平的信号，则例如，控制电路50不使电容性电力变换器10驱动。由此，存在异常的电力变换器单元1继续驱动，能够抑制引起进一步不良的可能性。此外，在存在异常的情况下，也可以向外部报告故障。

如上述那样，电力变换器单元1通过电容性电力变换器10将输入电压V1降压为中间电压V2。并且，通过感应性电力变换器20将中间电压V2进一步降压为输出电压V3。因此，在电容性电力变换器10存在异常的情况下，可能向感应性电力变换器20施加中间电压V2以上的过电压，感应性电力变换器20故障。因此，通过故障判定电路40，判定电容性电力变换器10的异常，不使电容性电力变换器10驱动，从而能够防止感应性电力变换器20的故障。

此外，不需要设想施加过电压而由耐压高的元件来构成感应性电力变换器20。特别地，通过降低作为FET的开关元件Q11以及开关元件Q12的耐压，栅极电容变小，此外，接通电阻也变小。因此，能够进行开关频率的高频化。进一步地，能够减小电感器L1，能够实现电力变换器单元1的小型化。

另外，充电电路30的电路结构能够适当地变更。

图8是另一例的充电电路30A的电路图。

图8所示的充电电路30A在开关元件S31的栅极与基准电压电源34连接并不使用比较器，这方面与图5的充电电路30不同。若电容器C11为满充电，则开关元件S31的源极电位上升，开关元件S31断开。这样，不向电容器C11、电容器C12和电容器C13提供恒流。

此外，也可以通过数字处理来进行电容性电力变换器10的异常判定。

图9是进行电容性电力变换器10的异常判定的故障判定部40A的框图。

故障判定部40A具有AD变换器(ADC)401、运算处理部402、计数器403、存储部404。ADC401将电容性电力变换器10的输出电压VM的检测结果变换为数字值。存储部404是EEPROM等，对用于与输出电压VM进行比较的目标值进行存储。存储部404能够从外部改写。计数器403在预先设定的定时，向运算处理部402输出时钟计数。运算处理部402例如是微机，在时钟计数的定时，对电容性电力变换器10的输出电压VM与存储于存储部404的目标值进行比较，来进行故障判定。

(实施方式2)

以下，对实施方式2所涉及的电力变换器单元进行说明。在本实施方式中，电容性电力变换器的结构与实施方式1不同。

图10是实施方式2所涉及的电容性电力变换器60的电路图。

电容性电力变换器60具有：包含端子601以及端子602的输入部、和包含端子603以及端子604的输出部。此外，电容性电力变换器60具有：开关元件S41、开关元件S42、开关元件S43、开关元件S44、开关元件S45、开关元件S46、开关元件S47、电容器C31、电容器C32、电容器C33和开关控制电路112。开关控制电路112对开关元件S41～S47进行开关控制。

开关控制电路112是本实用新型所涉及的“电容性侧控制部”的一个例子。此外，开关元件S41～S47是本实用新型所涉及的“电容性侧开关元件”的一个例子。

开关元件S41、开关元件S42、开关元件S43被串联连接于端子601与端子603之间。在开关元件S41与开关元件S42的连接点，电容器C31与开关元件S45被依次串联连接。在开关元件S42与开关元件S43的连接点，电容器C32与开关元件S46被依次串联连接。开关元件S44被连接于电容器C31与开关元件S45的连接点、和端子603之间。开关元件S47被连接于电容器C32与开关元件S46的连接点、和端子603之间。电容器C33被连接于端子603与端子604之间。

另外，在该结构中，电容器C31的两端电位差比电容器C32的两端电位差以及电容器C33的两端电位差大。

开关控制电路112将开关元件S41、开关元件S44、开关元件S43、开关元件S46设为接通，将开关元件S42、开关元件S45、开关元件S47设为断开(第1结构)。由此向电容器C31的正极施加电源电压电位，向负极施加输出电压电位，向电容器C31的两极施加电源电压的2/3的电位差。

接下来，开关控制电路112将开关元件S41、开关元件S44、开关元件S43、开关元件S46设为断开，将开关元件S42、开关元件S45、开关元件S47设为接通(第2结构)。由此，在电容器C31的正极表现电源电压的2/3的电压，在负极表现GND电位，向电容器C32的正极施加电源电压的2/3的电压，向负极施加输出电压(＝电源电压的1/3的电位)，向电容器C32的两极施加电源电压的1/3的电压。若从该第2结构返回到第1结构，则电容器C32的负极成为GND电位，正极成为电源电压的1/3，将其提供给输出。

这样，在电容性电力变换器60中，通过切换各开关元件，输入电压被降压为中间电压。

图11是用于对基于充电电路30的预充电时的动作进行说明的图。

在进行基于充电电路30的预充电的情况下，电容性电力变换器60的开关控制电路112将开关元件S42、开关元件S43、开关元件S45、开关元件S46设为接通，将开关元件S41、开关元件S44、开关元件S47设为断开。由此，电容器C31、电容器C32和电容器C33成为相对于充电电路30并联连接的结构。并且，从恒流源31向电容器C31、电容器C32和电容器C33提供恒流。

与实施方式1同样地，若电容器C31、电容器C32和电容器C33分别被充电到作为目标值的基准电压，则充电电路30停止基于恒流的充电。

另外，本实施方式所涉及的电容性电力变换器60的结构中，电容器C31、电容器C32和电容器C33各自的充电电压不共用。因此，在提供恒流来进行充电的情况下，分别向电容器C31、电容器C32和电容器C33充电的电压不同。但是，与前述实施方式同样地，通过将电容器C31、电容器C32和电容器C33分别预充电到适当的电压，可抑制冲击电流。

此外，预充电时的电容性电力变换器60的各开关元件S41～S47的接通断开状态能够适当地变更。例如，也可以将开关元件S31、S45、S42、S46、S43设为接通，对电容器C31、C32、C33进行预充电之后，将开关元件S42设为断开，对电容器C31进行追加充电。

此外，在电容器C32与电容器C33的电容相同，电容器C32与电容器C31的目标电压为VC32、VC31＝2×VC32的情况下，也可以将开关元件S45、开关元件S42、开关元件S47设为接通，将其他设为断开，来进行预充电。在该情况下，成为电容器C31、和电容器C32以及电容器C33的串联电路相对于充电电路30并联连接的结构。

进一步地，在本实施方式中，由于电容器C31、电容器C32和电容器C33的电容不同，因此故障判定电路对电容器C31、电容器C32和电容器C33的至少任意一个的充电电压进行检测，并与目标值进行比较，从而进行异常判定。在该情况下，根据检测充电电压的电容器，对实施方式1中说明的输出时钟计数CTR的定时、基准电压REFL、基准电压REFH等的值适当地进行变更。

另外，电容器C31、电容器C32和电容器C33的电容能够任意设定，也可以相同。进一步地，各电容可以一个一个地进行充电，也可以将多个一起进行充电。

这样，能够适当地变更充电时的结构。另一方面，在任意的情况下，都能够通过充电电流、电容器的合成电容、目标电压等来计算充电时间。换句话说，与结构无关地，只要存在具有已知的电流速率的充电电路、作为充电对象的电容器、检测充电完成的检测电路、监视其时间的计时器，就能够进行预充电并且故障检测。关于故障检测，可以按照每个电容器进行检测，也可以将多个电容器作为组来集中检测。此外，也可以仅检测一部分的代表部件。

在实施方式1、2中，对降压用的电力变换器单元进行了说明，但电力变换器单元也可以为升压用。在该情况下，图1所示的端子Out1和端子Out2为输入部，端子In1和端子In2为输出部。并且，对从端子Out1和端子Out2的输入部输入的电压进行升压，从端子In1和端子In2的输出部输出。在该结构的情况下，充电电路在设置于感应性电力变换器与电容性电力变换器之间来进行预充电的情况下，将感应性电力变换器与电容性电力变换器切断，来向电容性电力变换器提供恒流。由此，能够防止向电容性电力变换器的冲击电流。

符号说明

C11、C12、C13...电容器

C2...电容器

C31、C32、C33...电容器

In1、In2...端子

L1...电感器

Out1、Out2...端子

Q11、Q12...开关元件(感应性侧开关元件)

R11、R12...电阻(电压检测部)

S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17...开关元件(电容性侧开关元件)

S31...开关元件

S32、S33...开关元件

S41、S42、S43、S44、S45、S46、S47...开关元件(电容性侧开关元件)

V1...输入电压

V2...中间电压

V3...输出电压

VM...输出电压

1...电力变换器单元

10...电容性电力变换器

20...感应性电力变换器

21...驱动器(感应性侧控制部)

30、30A...充电电路

31...恒流源

32...比较器

33...基准电压电源

34...基准电压电源

40...故障判定电路(故障判定部)

40A...故障判定部

41、42...比较器

43...与门

44...NOT电路

45...与门

46...计数器

50...控制电路(电力变换限制部)

60...电容性电力变换器

101、102、103、104...端子

111、112...开关控制电路

201、202、203、204...端子

402...运算处理部

403...计数器

404...存储部

601、602、603、604...端子。