CN113783400A - 功率转换单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功率转换单元，包括：直流电容池模块，与直流电容连接；以及功率模块组件，与功率模块连接；其中直流电容池模块和功率模块组件具有多个连接部位，每个连接部位分别具有对应的并联支路；所述并联支路被分散布置，使得每个并联支路到其所对应的最近连接部位距离尽可能相等；所述功率模块组件平面与直流电容池模块平面垂直。

Description

功率转换单元

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种功率转换单元，该功率转换单元为一种优化回路寄生参数的功率转换单元。

背景技术

在储能变流器及其他类似交直流转换变流器中，经常会使用到功率单元和三电平层叠母排。合理的母排设计可以使得三电平母排杂散电感得到抑制，提高变流器的电压和电流运行范围。

目前的三电平层叠母排存在着以下问题，造成三电平电路性能难以提高：

一、功率模块与直流电容不可分离，功率转换单元重量大，不利于拆卸维护，例如支撑电容与IGBT模块为一个整体，一个人在拆卸搬运过程中费时费力，维护拆卸极不方便；

二、电容摆放不考虑极性，导致换流回路的杂散电感高；

三、不同并联支路中功率模块直流端到电容母排与功率组件连接端距离均不相同，杂感差异导致电流分布不均匀，降低电流输出能力；

四、虽然功率模块组件与电容池可拆分，但功率组件尺寸大，安装空间狭小，必须双面维护拆卸，运维成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率转换单元，以解决现有的三电平电路性能难以提高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种功率转换单元，包括：

直流电容池模块，与直流电容连接；以及

功率模块组件，与功率模块连接；

其中直流电容池模块和功率模块组件具有多个连接部位，每个连接部位分别具有对应的并联支路；

所述并联支路被分散布置，使得每个并联支路到其所对应的最近连接部位距离尽可能相等；

所述功率模块组件平面与直流电容池模块平面垂直。

可选的，在所述的功率转换单元中，所述直流电容池模块包括直流电容叠层母排，其中：

直流电容叠层母排包括第一导电层与第一绝缘层，第一导电层的层数与功率转换单元的直流母线电压的极性数目相同；

各第一导电层分别对应一种极性的直流母线电压；

各第一导电层按照直流母线电压的极性由高至低依次叠置；

第一绝缘层叠加在各第一导电层之间，以及布置在直流电容叠层母排的外侧。

可选的，在所述的功率转换单元中，各第一导电层按照各极性的直流电容的摆放位置，在相应位置布置电容连接端子与电容端子避让孔；

直流电容叠层母排与功率模块组件连接的一侧，分散布置若干列连接各相功率模块组件的导电柱，连接同相功率模块组件的一列导电柱中组数不小于两组，沿直流电容叠层母排安装的重力方向均匀分布；

若干列导电柱之间的布置位置相对应，各列导电柱分别连接各相功率模块组件。

可选的，在所述的功率转换单元中，

各组导电柱按照相应并联支路的分布位置进行分散布置，避免按照直流母线电压的相同极性集中布置，以使不同的并联支路到直流电容的换流距离尽可能相等，并且不同并联支路的换流回路杂感一致及电流分布均匀；

每组导电柱中导电柱数量等于功率转换单元的直流母线电压的极性数目，其中流经相反方向电流的导电柱相邻布置，以缩短功率模块与直流电容的间距，减小换流路径包围面积，提高换流电流叠合程度。

可选的，在所述的功率转换单元中，

直流电容叠层母排外侧预留接口，所述接口包括功率端口和采样端口，功率端口连接直流电源及泄能回路，采样端口连接采样电路输入端；

直流电容池模块呈腔体设计，以形成热循环风道作为散热空间。

可选的，在所述的功率转换单元中，功率模块组件包括多组功率模块的并联支路，其中：

每组功率模块组件包含功率模块、驱动电路板、交流输出铜排、功率模块连接母排、散热装置；

每组功率模块组件与直流电容叠层母排通过功率模块连接母排直接安装连接；

功率模块连接母排包括第二导电层和第二绝缘层，第二导电层的层数与第一导电层的层数相同；

各第二导电层分别对应一种极性的直流母线电压；

各第二导电层按照直流母线电压的极性由高至低依次叠置；

第二绝缘层叠加在各第二导电层之间，以及布置在功率模块连接母排的外侧。

相同极性的第二导电层通过功率模块连接母排的直流电容接孔与直流电容叠层母排上相同极性的导电柱连接。

可选的，在所述的功率转换单元中，

功率模块连接母排为L型结构；

L型结构的水平平面排布多组并联功率模块连接端，功率模块直流端子固定安装在功率模块连接母排的并联功率模块连接端上；

L型结构的垂直平面分散排布多组直流电容接孔，其中：直流电容接孔的组数等于直流电容叠层母排每列导电柱中的组数，直流电容叠层母排上的导电柱穿过功率模块连接母排的直流电容接孔，二者实现物理安装与电气连接；

L型结构的垂直平面分散排布多组直流电容避让孔，其中直流电容避让孔用于避让直流电容的端子固定螺栓；

功率模块组件安装平面与直流电容叠层母排垂直，每组功率模块之间留出安装拆卸空间。

可选的，在所述的功率转换单元中，

功率模块连接母排上的直流电容接孔与直流电容叠层母排每列导电柱的组数不少于两组，原则上不少于并联支路数减一组，以使得各并联支路的回路参数均匀一致；

每组直流电容接孔的孔数目等于功率转换单元的直流母线电压的极性数目，每个直流电容接孔对应一种极性的直流电压；

每组导电柱的柱数目等于功率转换单元的直流母线电压的极性数目，每个导电柱对应一种极性的直流电压；

相同电压极性的直流电容接孔与导电柱位置对应，二者组成连接部位，均与相同电压极性的直流电容叠层母排和功率模块连接母排的导电层电气连接。

可选的，在所述的功率转换单元中，

各并联支路均对应一个到达路径最短的直流电容接孔与导电柱组成的连接部位，以提高各并联支路的换流电流的交叠程度；所述连接部位及并联支路被分散布置，各并联支路到其所对应最近连接部位的距离偏差ΔL小于20％，偏差ΔL定义为：

其中L_i为各并联支路到其所最近连接部位的距离，

为并联支路到连接部位平均距离，n为并联支路数；

以使得各并联支路到直流电容叠层母排的换流路径相等，各并联支路到直流电容的路径长度相等，使电流分布更加均匀；

在换流路径最短且相等的条件下，通过L型结构使功率转换单元结构紧凑，节约安装空间；功率转换单元在维护应用中，功率模块连接母排与直流电容池模块能够物理分离，直流电容池模块不拆卸时，只拆卸功率模块连接母排维护。

可选的，在所述的功率转换单元中，

根据直流电容端子的电压极性，直流电容就近布置在相同电压极性的导电柱周边，彼此之间极性分散摆放，增大直流电容叠层母排与功率模块连接母排的连接处与电容连接端子的换流回路交叠面积，降低功率转换单元杂散电感，以使各并联支路均对应有换流路径最短的直流电容。

本发明的发明人经研究发现，现有技术方案一虽然减少三电平功率单元的叠层母排层数，降低换流回路杂感，功率模块组件与电容池可拆分，便于拆卸维护，但存在不同并联支路中功率模块直流端到电容母排与功率组件连接端距离均不相同，杂感差异导致电流分布不均匀，降低电流输出能力的缺陷；

现有技术方案二虽然增大各层导电层的叠合面积，降低换流回路杂感，但存在功率模块与直流电容不可分离，功率转换单元重量大，不利于拆卸维护的缺陷；

现有技术方案三虽然合理分布直流电容位置，增大导电层叠合面积，降低环流回路杂感，但存在功率组件尺寸大，安装空间狭小，必须双面维护拆卸，运维成本高的缺陷；

在本发明提供的功率转换单元中，通过将直流电容池模块和功率模块组件的连接部位和对应的并联支路的分布位置进行分散布置，可以实现并联支路到直流电容池模块和功率模块组件的连接部位的距离尽可能相等，不同并联支路的换流回路杂感一致，电流分布均匀，提升功率转换单元整体出力。

具体的，功率模块连接母排与直流电容叠层母排的连接部位分散布置，使得并联支路到对应连接部位距离尽可能相等，不同并联支路的换流回路杂感一致，电流分布均匀，提升功率转换单元整体出力；

除此之外，本发明的结构设计还能同时具有和实现以下优势，使得整体设计方案能够达到意想不到的综合效果，包括：缩短功率模块到直流电容的间距，换流电流叠合程度高，降低回路杂感与功率模块电应力，提升电流输出能力；优化叠层母排结构，降低换流回路杂感减小功率模块电应力，并使功率模块并联支路杂感分布一致，电流分布均匀，提升功率转换单元整体出力；功率模块连接母排与直流电容组可物理分离，便于拆卸维护；功率模块连接母排结构紧凑，节约安装空间，功率转换单元可单面维护，易受损的功率模块组件可从电容池组单面拆卸维护，降低运维成本；

综上所述，本发明实现了优化直流电容叠层母排结构，降低换流回路杂感减小功率模块电应力，并使功率模块的并联支路杂感分布一致，电流分布均匀，提升功率转换单元整体出力；同时通过优化直流电容叠层母排结构，实现尺寸紧凑，节约安装空间，易受损的功率模块组件可从电容池组单面拆卸维护，降低运维成本的优势。

附图说明

图1是本发明一实施例功率转换单元正视示意图；

图2是本发明一实施例功率转换单元侧视示意图；

图3是本发明一实施例直流电容叠层母排正视示意图；

图4是本发明一实施例功率模块组件及功率模块连接母排示意图；

图5是本发明一实施例功率模块连接母排的L型结构示意图；

图6是本发明一实施例功率模块连接母排的L型结构与并联支路连接示意图；

图7是本发明一实施例并联支路到连接位置距离相等示意图；

图8是本发明一实施例功率模块连接母排的L型结构安装拆卸方向示意图；

图9是本发明一实施例三相三电平功率转换单元正视示意图；

图10是本发明一实施例三相三电平直流电容叠层母排正视示意图；

图11是本发明一实施例功率模块连接母排及功率模块组件简化结构示意图；

图12是本发明一实施例直流电容池模块和功率模块组件简化结构示意图；

图中所示：

1功率转换单元；

2直流电容叠层母排；

2.1直流电容叠层母排的接口(图3中点划线方框)；

2.2直流电容叠层母排的电容连接端及避让孔(图3中点虚线方框)；

2.3直流电容叠层母排的导电柱(图3中实线方框)；

3直流电容组；

4功率模块组件(包括4a、4b、4c三相功率模块组件)；

5功率模块连接母排(包括5a、5b、5c三相连接母排)；

5.1直流电容接孔(图5中实线方框)；

5.2功率模块连接母排的避让孔；

5.3并联功率模块连接端(图5中虚线方框)；

6直流电容池模块。

具体实施方式

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的功率转换单元作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的目的在于提供一种功率转换单元，以解决现有的三电平电路性能难以提高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种功率转换单元，包括：直流电容池模块，被配置为与直流电容物理连接和/或电气连接；以及三相功率模块组件，被配置为与三相功率模块物理连接和/或电气连接；其中直流电容池模块和三相功率模块组件的连接部位对应并联支路分布位置进行分散布置。

本发明的实施例适用于全功率变流器、双馈变流器、储能变流器等同类型中大功率电力电子设备等。

在本发明的一个实施例中，如图1～7所示，功率转换单元包含直流支撑电容池模块(直流电容池模块)6与三相功率模块组件(功率模块组件)4。直流电容池模块6包含直流电容叠层母排2与直流电容组3。直流电容叠层母排2包含第一导电层与第一绝缘层。第一导电层的层数与功率转换单元的直流母线电压极性数目相同。各第一导电层分别对应一种极性的直流母线电压。各第一导电层按照电压极性由高至低依次叠置。叠层母排(直流电容叠层母排)外侧及内部第一导电层间叠加第一绝缘层。叠层母排各第一导电层按照各极性直流电容摆放位置，在相应位置布置电容连接端子与电容端子避让孔2.2。

在本发明的一个实施例中，如图1～7所示，叠层母排面向功率模块组件的一侧，分散布置多组用于连接功率模块组件的导电柱2.3。多组导电柱沿叠层母排安装的重力方向均匀分布。每组导电柱对应并联支路分布位置分散布置，而非按照电压极性集中布置。每组内导电柱数量等于功率转换单元的直流母线电压极性数目，其中通过相反方向电流的导电柱布置在相邻位置。缩短功率模块到直流电容间距，减小换流路径包围面积，提高换流电流叠合程度，降低回路杂感与功率模块电应力。

如图7所示，不同并联功率模块支路(并联支路)到直流电容的换流距离相等，不同支路的换流回路杂感一致，电流分布均匀，提升功率转换单元整体出电流能力。

如图3所示，上述导电柱组水平方向摆放三列，连接三相功率模块组件。叠层母排左右及顶部预留电气接口2.1，包括功率端口与采样端口，分别连接直流电源(电池组、直流母线等)及采样电路输入端。直流支撑电容池模块集中作为一个腔体设计热循环风道，节约散热空间。

如图1、2、4、6所示，功率模块组件4为多组功率模块并联拓扑结构，包含功率模块、驱动电路板、交流输出铜排、功率模块连接母排、散热装置。功率模块组件与直流电容叠层母排通过L型连接母排(功率模块连接母排)5直接安装连接。连接母排的第二导电层的层数与直流电容叠层母排导电层数相同，叠层顺序一致。相同极性的第一导电层和第二导电层通过连接母排的直流电容接孔5.1与直流电容叠层母排上的导电柱连接。

如图5所示，连接母排为L型结构，一平面排布多组并联功率模块连接端5.3，另一垂直平面分散排布多组直流电容接孔5.1与避让孔5.2，其中避让孔用于避让直流电容的端子固定螺栓。功率模块直流端子固定安装在连接母排的功率模块接口。直流电容接口组数等于导电柱纵向分布的组数。连接母排的直流电容接孔穿过电容叠层母排上导电柱，实现物理安装与电气连接。如图8所示，功率模块组件平面与直流电容叠层母排平面垂直，留出安装拆卸空间。

在本发明的一个实施例中，为使得各并联功率模块支路的回路参数均匀一致，连接母排上的直流电容连接孔与直流电容叠层母排的导电柱的组数不少于并联支路数减一组，一般不少于两组。每组电容连接孔的孔数目等于功率转换单元的母线直流电压极性数目，每个连接孔对应一种极性直流电压；每组导电柱的柱数目等于功率转换单元的母线直流电压极性数目，每个导电柱对应一种极性直流电压，其中通过相反方向电流的导电柱布置在相邻位置，缩短功率模块到直流电容间距，减小换流路径包围面积，提高换流电流叠合程度，降低回路杂感与功率模块电应力；相同电压极性的连接孔与导电柱位置对应，组成连接部位，电气连接电容叠层母排与连接母排的对应导电层。

在本发明的一个实施例中，连接母排与直流电容叠层母排的连接部位按照并联支路分组分散布置，而非按照电压极性集中布置。各并联功率模块支路均有路径最短的连接孔-导电柱组连接部，最大程度提高换流电流的交叠程度，到电容叠层母排的换流路径相等。并且各并联支路到直流电容的路径长度相等，使电流分布更加均匀。

如图8所示，在换流路径最短且相等的条件下，使结构紧凑，节约安装空间。功率转换单元在维护应用中，因为模块功率模块连接母排与直流支撑电容池模块可物理分离,大体积大重量故障率较低的直流支撑电容池模块可不拆卸，当维护故障率较高的功率模块组件时只需拆卸连接母排即可，便于拆卸维护,单面操作降低运维成本。

在本发明的一个实施例中，直流电容组中电容，根据其端子的电压极性，就近布置在相同电压极性的导电柱周边，分散极性摆放，增大直流支撑电容池模块叠层母排与连接母排连接处端子到直流电容端子的换流回路交叠面积，降低功率转换单元杂散电感，最大化变流器整体输出能力；并且保证并联功率模块支路均有换流路径最短的电容，并联支路的电流分布均匀。

如图9～11所示，三相三电平功率转换单元包括A ,B,C三相功率模块组件和直流支撑电容池模块，功率模块组件与直流电容叠层母排通过L型连接母排直接对接。直流电容叠层母排共三层第一导电层，叠合顺序为P极性层、O极性层、N极性层，导电层间叠合两层绝缘层，外侧两面覆盖绝缘层。三组导电柱沿叠层母排安装的重力方向均匀分布，每组包括三个导电柱，分别为P极性导电柱、O极性导电柱、N极性导电柱，分别对应P极性直流母线、O极性直流母线、N极性直流母线。且组内导电柱按照P-O-N的顺序纵向布置，缩短功率模块到直流电容间距，减小换流路径包围面积，提高换流电流叠合程度，降低回路杂感与功率模块电应力，提升电流输出能力。

在本发明的一个实施例中，上述导电柱组水平方向摆放三列，连接三相功率模块组件。直流电容根据其端子的电压极性，就近布置在相同电压极性的P/O/N极性导电柱周边，分散极性摆放。每组导电柱对应并联支路分布位置分散布置，而非按照电压极性集中布置。不同并联功率模块支路到直流电容的换流距离相等，不同支路的换流回路杂感一致，电流分布均匀，降低三电平四象限运行下的杂散电感，最大化变流器整体输出电流能力。直流支撑电容池模块集中作为一个腔体，作为热循环风道，节约散热空间。

在本发明的一个实施例中，功率模块组件拓扑结构为IGBT三/四并联品字形ANPC，对应连接母排与电容叠层母排的连接部位为三组，保证IGBT到电容的换流路径一致；套件连接母排形状为L形，分为P/O/N三层导电层。P/O/N接口排列方向与折弯方向垂直，在换流路径最短相等的情况下，缩短套件母尺寸，节约安装空间，降低成本；共三组电容连接孔，每组包含三个电容连接孔，排布位置分别对应直流电容叠层母排的P极性导电柱、O极性导电柱、N极性导电柱，组成连接部位，将功率模块组件与P/O/N极性直流电压连接。

在本发明的一个实施例中，连接母排与直流电容叠层母排的连接部位按照并联支路分组分散布置，而非按照电压极性集中布置。各并联功率模块支路均有路径最短的连接孔-导电柱组连接部，不同并联功率模块支路到直流电容的换流距离相等，不同支路的换流回路杂感一致，电流分布均匀，降低三电平四象限运行下的杂散电感，最大化变流器整体输出电流能力。

在本发明的一个实施例中，直流电容叠层母排共三层导电层，按照P/O/N顺序叠合，并分别通过各自连接部位与功率模块的直流端P/O/N连接。对应36个电容，根据其端子的电压极性，就近布置在相同电压极性的导电柱周边，分散极性摆放，增大直流支撑电容池模块叠层母排与连接母排连接处端子到直流电容端子的换流回路交叠面积，降低功率转换单元杂散电感，最大化变流器整体输出能力；并且保证并联功率模块支路均有换流路径最短的电容，并联支路的电流分布均匀。电容排左右均预留电气接口，对于机、网侧并联回路，可实现最短换流路径。电容排顶部预留电气接口，可连接直流电源(电池组、直流母线等)及采样电路输入端。

综上，上述实施例对功率转换单元的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型及附图12所示的两电平三并联支路功率转换单元、两电平四并联支路功率转换单元、三电平三并联支路功率转换单元、三电平四并联支路功率转换单元的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种功率转换单元，其特征在于，包括：

直流电容池模块，与直流电容连接；以及

功率模块组件，与功率模块连接；

其中直流电容池模块和功率模块组件具有多个连接部位，每个连接部位分别具有对应的并联支路；

所述并联支路被分散布置，使得每个并联支路到其所对应的最近连接部位距离尽可能相等；

所述功率模块组件平面与直流电容池模块平面垂直。

2.如权利要求1所述的功率转换单元，其特征在于，所述直流电容池模块包括直流电容叠层母排，其中：

直流电容叠层母排包括第一导电层与第一绝缘层，第一导电层的层数与功率转换单元的直流母线电压的极性数目相同；

各第一导电层分别对应一种极性的直流母线电压；

各第一导电层按照直流母线电压的极性由高至低依次叠置；

第一绝缘层叠加在各第一导电层之间，以及布置在直流电容叠层母排的外侧。

3.如权利要求2所述的功率转换单元，其特征在于，各第一导电层按照各极性的直流电容的摆放位置，在相应位置布置电容连接端子与电容端子避让孔；

直流电容叠层母排与功率模块组件连接的一侧，分散布置若干列连接各相功率模块组件的导电柱，连接同相功率模块组件的一列导电柱中组数不小于两组，沿直流电容叠层母排安装的重力方向均匀分布；

若干列导电柱之间的布置位置相对应，各列导电柱分别连接各相功率模块组件。

4.如权利要求3所述的功率转换单元，其特征在于，

各组导电柱按照相应并联支路的分布位置进行分散布置，避免按照直流母线电压的相同极性集中布置，以使不同的并联支路到直流电容的换流距离尽可能相等，并且不同并联支路的换流回路杂感一致及电流分布均匀；

每组导电柱中导电柱数量等于功率转换单元的直流母线电压的极性数目，其中流经相反方向电流的导电柱相邻布置，以缩短功率模块与直流电容的间距，减小换流路径包围面积，提高换流电流叠合程度。

5.如权利要求3所述的功率转换单元，其特征在于，

直流电容叠层母排外侧预留接口，所述接口包括功率端口和采样端口，功率端口连接直流电源及泄能回路，采样端口连接采样电路输入端；

直流电容池模块呈腔体设计，以形成热循环风道作为散热空间。

6.如权利要求4所述的功率转换单元，其特征在于，功率模块组件包括多组功率模块的并联支路，其中：

每组功率模块组件包含功率模块、驱动电路板、交流输出铜排、功率模块连接母排、散热装置；

每组功率模块组件与直流电容叠层母排通过功率模块连接母排直接安装连接；

功率模块连接母排包括第二导电层和第二绝缘层，第二导电层的层数与第一导电层的层数相同；

各第二导电层分别对应一种极性的直流母线电压；

各第二导电层按照直流母线电压的极性由高至低依次叠置；

第二绝缘层叠加在各第二导电层之间，以及布置在功率模块连接母排的外侧。

相同极性的第二导电层通过功率模块连接母排的直流电容接孔与直流电容叠层母排上相同极性的导电柱连接。

7.如权利要求6所述的功率转换单元，其特征在于，

功率模块连接母排为L型结构；

L型结构的水平平面排布多组并联功率模块连接端，功率模块直流端子固定安装在功率模块连接母排的并联功率模块连接端上；

L型结构的垂直平面分散排布多组直流电容接孔，其中：直流电容接孔的组数等于直流电容叠层母排每列导电柱中的组数，直流电容叠层母排上的导电柱穿过功率模块连接母排的直流电容接孔，二者实现物理安装与电气连接；

L型结构的垂直平面分散排布多组直流电容避让孔，其中直流电容避让孔用于避让直流电容的端子固定螺栓；

功率模块组件安装平面与直流电容叠层母排垂直，每组功率模块之间留出安装拆卸空间。

8.如权利要求7所述的功率转换单元，其特征在于，

功率模块连接母排上的直流电容接孔与直流电容叠层母排每列导电柱的组数不少于两组；

每组直流电容接孔的孔数目等于功率转换单元的直流母线电压的极性数目，每个直流电容接孔对应一种极性的直流电压；

每组导电柱的柱数目等于功率转换单元的直流母线电压的极性数目，每个导电柱对应一种极性的直流电压；

相同电压极性的直流电容接孔与导电柱位置对应，二者组成连接部位，均与相同电压极性的直流电容叠层母排和功率模块连接母排的导电层电气连接。

9.如权利要求3所述的功率转换单元，其特征在于，

各并联支路均对应一个到达路径最短的直流电容接孔与导电柱组成的连接部位，以提高各并联支路的换流电流的交叠程度；所述连接部位及并联支路被分散布置，各并联支路到其所对应最近连接部位的距离偏差ΔL小于20％，偏差ΔL定义为：

其中L_i为各并联支路到其所最近连接部位的距离，

为并联支路到连接部位平均距离，n为并联支路数；

在换流路径最短且相等的条件下，通过L型结构使功率转换单元结构紧凑，节约安装空间；功率转换单元在维护应用中，功率模块连接母排与直流电容池模块能够物理分离，直流电容池模块不拆卸时，只拆卸功率模块连接母排维护。

10.如权利要求3所述的功率转换单元，其特征在于，

根据直流电容端子的电压极性，直流电容就近布置在相同电压极性的导电柱周边，彼此之间极性分散摆放，增大直流电容叠层母排与功率模块连接母排的连接处与电容连接端子的换流回路交叠面积，降低功率转换单元杂散电感，以使各并联支路均对应有换流路径最短的直流电容。

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