CN204103780U - 三电平功率变换器及其功率单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种三电平功率变换器及其功率单元。功率单元包含功率开关模块和叠层母排结构。功率开关模块包括各自具有三端的第一、二功率半导体开关模块和钳位二极管模块。叠层母排结构包括叠至于功率开关模块上方的第三、二、一层母排。第一层母排与钳位二极管模块的第三端电气连接；第二层母排分别与第一功率半导体开关模块的第二端和第二功率半导体开关模块的第一端电气连接；第三层母排包含第一、二、三、四子母排，分别与第一功率半导体开关模块的第一端、第一功率半导体开关模块的第三端和钳位二极管模块的第一端、钳位二极管模块的第二端和第二功率半导体开关模块的第三端以及第二功率半导体开关模块的第二端电气连接。

Description

三电平功率变换器及其功率单元

技术领域

本实用新型涉及一种三电平功率变换器及其功率单元。

背景技术

图1示出三电平功率变换器的一功率单元的三电平电路拓扑图。S₁，S₂，S₃，S₄为可控型功率半导体开关器件，FWD₁，FWD₂，FWD₃，FWD₄为续流二极管，D₁，D₂为钳位二极管，C₁、C₂分别为直流母线电容。定义正常工作时直流母线电容C₂的电压为V2，直流母线电容C₃的电压为V2，即S₁，S₂，S₃，S₄，FWD₁，FWD₂，FWD₃，FWD₄，D₁，D₂所承受的最大稳态电压为V2，为了保证正常工作一般选择额定电压为2*V2左右的半导体器件。同时输出或输入的交流电压为0，V2或者2*V2。可以看到，如果采用相同的功率半导体开关器件，三电平电路拓扑理论上可以使系统电压升高一倍，使输出功率或输入功率提高一倍，同时输出或输入电流波形的谐波含量减少。目前市场上能够见到的适用于690V两电平低压风电变流器的功率半导体开关器件，如IGBT的额定电流最大为3600A单管，输出功率不超过2.5MW，所以变流器厂商一般采用1～1.5MW功率半导体开关器件并联以达到5～6MW额定输出，这样做势必会增加变流器结构成本，线缆成本的比重，降低功率密度。同时超大功率IGBT的价格和性能也不及常用IGBT具有优势。如果采用中高压变流技术将系统电压提高至1140V，甚至采用多电平技术、级联技术或者串联技术等将系统电压提高至3.3kV，6kV或者10kV，变流器便可以使用性价比更高的功率半导体开关器件，减少变流器结构，线缆以及滤波器的成本。近几年，高压化、大功率化已经被业内广泛接受，是今后发展的趋势。

图2A至图2D分别示出了具有二极管钳位的三电平功率变换器的功率单元中存在的四种换流回路的三电平电路拓扑图。

参考图2A，换流回路Loop₁经由直流母线电容C₁、可控型功率半导体开关器件S₁、钳位二极管D₁以及这些器件之间的连接导体至AC端，如2A中的虚线及箭头所示。由于可控型功率半导体开关器件S₁从导通到关断过程中流经可控型功率半导体开关器件S₁的电流减小而流经钳位二极管D₁的电流增大，因此在寄生电感上感应出的电压会施加在可控型功率半导体开关器件S₁上，从而增大可控型功率半导体开关器件S₁的电气应力。

参考图2B，换流回路Loop₂从AC端经由直流母线电容C₁、续流二极管FWD₁、FWD₂、可控型功率半导体开关器件S₃、钳位二极管D₂以及这些器件之间的连接导体，如图2B中的虚线及箭头所示。由于可控功率型半导体开关器件S₃从导通到关断过程中流经可控型功率半导体开关器件S₃、钳位二极管D₂的电流减小而流经续流二极管FWD₁、续流二极管FWD₂的电流增大，因此在寄生电感上感应出的电压会施加在可控型功率半导体开关器件S₃上，从而增大可控型功率半导体开关器件S₃的电气应力。

参考图2C，换流回路Loop₃从AC端经由直流母线电容C₂、可控型功率半导体开关器件S₄、钳位二极管D₂以这些器件及之间的连接导体，如图2C中的虚线及箭头所示。由于可控型功率半导体开关器件S₄从导通到关断时流经可控型功率半导体开关器件S₄的电流减小而流经钳位二极管D₂的电流增大，因此在寄生电感上感应出的电压会施加在可控型功率半导体开关器件S₄上，从而增大可控型功率半导体开关器件S₄的电气应力。

参考图2D，当可控型功率半导体开关器件S₂从导通到关断时，换流回路Loop₄经由直流母线电容C₂、可控型功率半导体开关器件S₂、续流二极管FWD3、FWD4、钳位二极管D₁以及这些器件之间的连接导体至AC端，如图2D中的虚线及箭头所示。由于可控型功率半导体开关器件S₂从导通到关断时流经可控型功率半导体开关器件S₂、钳位二极管D₁的电流减小而流经续流二极管FWD₃、FWD₄的电流增大，因此在寄生电感上感应出的电压会施加在可控型功率半导体开关器件S₂上，从而增大了可控型功率半导体器件S₂的电气应力。

由此可以看出，在三电平功率变换器中，可控型半导体器件状态切换时由在寄生电感上感应出的电压会增大可控型半导体器件的电气应力，从而影响可控型半导体器件的性能并可能造成可控型半导体器件的损坏，同时也会提高对可控型功率半导体开关器件的性能需求，从而增加制造成本。可通过降低功率变换器的寄生电感来消除上述这种不利影响。

图3A至图3C示出传统的三电平功率变换器的一个功率单元中具有钳位电路的三电平电路拓扑结构图，即在半导体开关器件两侧并联钳位(Snubber)电路。典型的拓扑结构有R拓扑结构、RC拓扑结构和RCD拓扑结构等。在可控型功率半导体开关器件Sa关断时，寄生电感上的能量会被钳位电路中的储能元件吸收，从而减小了此时Sa两侧的电压。这种方法简单有效。但是，在可控型功率半导体开关器件Sa下次开通时，之前吸收的能量会通过可控型功率半导体开关器件Sa释放，给可控型功率半导体开关器件带来了额外的开通损耗，使可控型功率半导体开关器件的动态性能恶化。另外，钳位电路也有悖于提高功率密度并降低成本的发展方向。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能降低寄生电感的功率单元，以及具有本实用新型功率单元的三电平功率变换器。

本实用新型的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本实用新型的实践而习得。

根据本实用新型的一个方面，一种功率单元，包括功率开关模块和叠层母排结构，所述功率开关模块包括：

第一功率半导体开关模块，其包含第一端、第二端和第三端；

钳位二极管模块，包含第一端、第二端和第三端；

第二功率半导体开关模块，包含第一端、第二端和第三端；

其特征在于，所述叠层母排结构包括叠至于所述功率开关模块上方的第三层母排、第二层母排和第一层母排，其中：

所述第一层母排与所述钳位二极管模块的第三端电气连接；

所述第二层母排分别与所述第一功率半导体开关模块的第二端和第二功率半导体开关模块的第一端电气连接；

所述第三层母排，包含第一子母排、第二子母排、第三子母排和第四子母排；

所述第一子母排与所述第一功率半导体开关模块的第一端电气连接；

所述第二子母排分别与所述第一功率半导体开关模块的第三端、所述钳位二极管模块的第一端进行电气连接；

所述第三子母排与所述钳位二极管模块的第二端、所述第二功率半导体开关模块的第三端进行电气连接；以及

所述第四子母排与所述第二功率半导体开关模块的第二端进行电气连接。

根据本实用新型的一实施方式，所述第三层母排、第二层母排和第一层母排中，两两之间具有绝缘结构。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一子母排具有与所述第一功率半导体开关模块的第一端电气连接的连接孔；所述第二层母排具有与所述第一功率半导体开关模块(21)的第二端电气连接的连接孔；所述第二子母排具有与所述第一功率半导体开关模块的第三端电气连接的连接孔；所述第二层母排上相对应于所述第一子母排的连接孔以及所述第二子母排的连接孔位置分别设有过孔；所述第一层母排上对应所述第一子母排(B1)的连接孔、所述第二子母排(B2)上的连接孔以及所述第二层母排(B5)的连接孔位置分别设有过孔。

根据本实用新型的一实施方式，所述第二子母排具有与所述钳位二极管模块的第一端电气连接的连接孔；所述第三子母排具有与所述钳位二极管模块的第二端电气连接的连接孔；所述第一层母排具有与所述钳位二极管模块的第三端电气连接的连接孔；所述第二层母排上对应所述第二子母排的连接孔、所述第三子母排(B3)的连接孔及所述第一层母排的连接孔位置分别设有过孔；所述第一层母排上对应所述第二子母排的连接孔及所述第三子母排(B3)的连接孔位置分别设有过孔。

根据本实用新型的一实施方式，所述第二层母排具有与所述第二功率半导体开关模块的第一端电气连接的连接孔；所述第四子母排具有与所述第二功率半导体开关模块的第二端电气连接的连接孔；所述第三子母排具有与所述第二功率半导体开关模块的第三端进行电气连接的连接孔；所述第二层母排上对应所述第四子母排的连接孔、所述第三子母排上的连接孔位置分别设有过孔；所述第一层母排上对应所述第四子母排的连接孔、所述第三子母排上的连接孔以及所述第二层母排(B5)的连接孔位置分别设有过孔。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一功率半导体开关模块的第一端包含两个相互连接的第一子端，所述第一子母排(B1)具有两个分别与所述两个第一子端电气连接的连接孔；

所述第一功率半导体开关模块的第二端包含两个相互连接的第二子端，所述第二层母排具有两个分别与所述两个第二子端电气连接的连接孔；

所述第二子母排具有与所述第一功率半导体开关模块的第三端电气连接的连接孔；所述第二层母排上相应于所述第一子母排的连接孔以及所述第二子母排的连接孔位置分别设有过孔；所述第一层母排上对应所述第一子母排(B1)的连接孔、所述第二子母排上的连接孔以及所述第二层母排的连接孔位置分别设有过孔。

根据本实用新型的一实施方式，所述钳位二极管模块的第一端包含两个相互连接的第一子端，所述第二子母排具有两个分别与所述两个第一子端电气连接的连接孔；所述钳位二极管模块的第二端包含两个相互连接的第二子端，所述第三子母排上设有分别与所述两个第二子端电气连接的连接孔；所述第一层母排具有与所述钳位二极管模块的第三端电气连接的连接孔；所述第二层母排上对应所述第二子母排的连接孔、所述第三子母排的连接孔及所述第一层母排(B6)的连接孔位置分别设有过孔；所述第一层母排上对应所述第二子母排的连接孔、所述第三子母排的连接孔位置分别设有过孔。

根据本实用新型的一实施方式，所述第二功率半导体开关模块的第一端包含两个相互连接的第一子端，所述第二层母排具有两个分别与所述两个第一子端(电气连接的连接孔；所述第二功率半导体开关模块的第二端包含两个相互连接的第二子端，所述第四子母排具有两个分别与所述两个第二子端电气连接的连接孔；所述第三子母排具有与所述第二功率半导体开关模块的第三端进行电气连接的连接孔；所述第二层母排上对应所述第四子母排(B4)的连接孔、所述第三子母排上的连接孔位置分别设有过孔；所述第一层母排上对应所述第四子母排的连接孔、所述第三子母排上的连接孔以及所述第二层母排的连接孔位置分别设有过孔。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一子母排上具有用于连接一正直流端的第一连接端子；所述第四子母排上具有用于连接一负直流端的第二连接端子；所述第一层母排具有用于连接一中点电位端的第三连接端子；所述第二层母排具有用以连接一交流端的第四连接端子。

根据本实用新型的一实施方式，所述第三层母排设置于所述功率开关模块上，所述第一层母排设置于所述第三层母排之上，所述第二层母排设置于所述第一层母排上。

根据本实用新型的一实施方式，所述第三层母排设置于所述功率开关模块上，所述第二层母排设置于所述第三层母排)之上，所述第一层母排设置于所述第二层母排之上。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一层母排于所述功率开关模块的投影区域完全覆盖所述第三层母排于所述功率开关模块的投影区域。

根据本实用新型的一实施方式，所述第二层母排于所述功率开关模块的投影区域至少覆盖所述第二子母排、第三子母排于所述功率开关模块的投影区域。

根据本实用新型的一实施方式，所述三电平功率变换器还包括电连接于所述正直流端与所述中点电位端之间的正母线电容器组以及电连接于所述负直流端与所述中点电位端之间的负母线电容器组；所述第一子母排具有多个第一电容连接孔，所述第四子母排具有多个第二电容连接孔；所述第一层母排具有多个第三电容连接孔；且所述第一层母排上对应所述多个第一电容连接孔及所述多个第二电容连接孔位置分别设有过孔；所述第二层母排上对应所述多个第一电容连接孔及所述多个第二电容连接孔位置分别设有过孔；其中所述正母线电容器组中的多个电容的一端分别连接于所述多个第一电容连接孔，所述负母线电容器组中的多个电容的一端分别连接于所述多个第二电容连接孔，所述正母线电容器组中的多个电容的另一端和所述负母线电容器组中的多个电容的另一端分别对应连接于所述多个第三电容连接孔。

根据本实用新型的一实施方式，所述第三层母排中的第一子母排、第二子母排、第三子母排和第四子母排依次排列，所述正母线电容组靠近第一子母排一侧设置，所述负母线电容组靠近第四子母排一侧设置。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一功率半导体开关模块包括串联连接的第一功率半导体开关及第二功率半导体开关；所述第二功率半导体开关模块包括串联连接的第三功率半导体开关及第四功率半导体开关。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一功率半导体开关模块还包括与所述第一功率半导体开关并联的第一续流二极管及与所述第二功率半导体开关并联的第二续流二极管；所述第二功率半导体开关模块还包括与所述第三功率半导体开关并联的第三续流二极管及与所述第四功率半导体开关并联的第四续流二极管。

根据本实用新型的另一个方面，一种三电平功率变换器，包含多个本实用新型所述的功率单元，并且每一所述功率单元的叠层母排结构的第一连接端子之间、第二连接端子之间以及第三连接端子之间各自通过导体互连。

根据本实用新型的一实施方式，所述功率单元的数目为3个或者6个。

由上述技术方案可知，本实用新型的优点和积极效果在于：

本实用新型中的叠层母排结构中，三层母排以层叠层的方式布置，结构紧凑，安装方便，且这种布置方式可使得流过三层母排中的电流对称且方向相反，有效地减小功率单元及三电平功率变换器中的寄生电感，从而降低功率开关模块的电压应力。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1示出三电平功率变换器的一功率单元的三电平电路拓扑结构图；

图2A至图2D分别示出了具有二极管钳位的三电平功率变换器的一功率单元中存在的四种换流回路的三电平电路拓扑结构图；

图3A至图3C示出传统的三电平功率变换器的一个功率单元中具有钳位电路的三电平电路拓扑结构图；

图4A为根据本实用新型第一实施方式的功率单元的电路拓扑结构图；

图4B为根据本实用新型第一实施方式的功率单元的功率开关模块的立体结构示意图；

图5A为根据本实用新型第一实施方式的功率单元中的功率开关模块与叠层母排结构之间关系的立体结构示意图；

图5B为根据本实用新型第一实施方式的功率单元中的功率开关模块与叠层母排结构之间关系的立体分解结构示意图；

图5C为根据本实用新型第一实施方式的功率单元中的第一层母排的结构示意图；

图6A示出了根据本实用新型第一实施方式的功率单元中换流回路1的分布的示意图；

图6B示出了根据本实用新型第一实施方式的功率单元中换流回路2的分布的示意图；

图6C示出了根据本实用新型第一实施方式的功率单元中换流回路3的分布的示意图；

图6D示出了根据本实用新型第一实施方式的功率单元中换流回路4的分布的示意图；

图7示出了根据本实用新型第二实施方式的功率单元分解结构示意图；

图8示出了根据本实用新型一实施方式的功率单元中的功率开关模块、叠层母排结构和电容器组之间关系的立体结构示意图；

图9示出了图8所示的功率单元中的功率开关模块、叠层母排结构和电容器组之间关系的立体分解示意图；

图10根据本实用新型第三实施方式的功率单元的立体结构示意图；

图11根据本实用新型一实施方式的三电平功率变换器的立体结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

功率单元实施方式1

参见图4A和图4B。本实用新型第一实施方式功率单元，包括功率开关模块20和叠层母排结构B0。功率单元还包括散热基板24，功率开关模块20设置于散热基板24上。功率开关模块20包含第一功率半导体开关模块21、钳位二极管模块22和第二功率半导体开关模块23，且第一功率半导体开关模块21、钳位二极管模块22和第二功率半导体开关模块23设置于散热基板24上。

第一功率半导体开关模块21包括串联连接的第一功率半导体开关S₂₁₁和第二功率半导体开关S₂₁₂，以及与第一功率半导体开关S₂₁₁并联的第一续流二极管FWD₂₁₁和与第二功率半导体开关S₂₁₂并联的第二续流二极管FWD₂₁₂。第一功率半导体开关S₂₁₁及第二功率半导体开关S₂₁₂可以是全控型功率半导体开关，例如，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor FieldEffect Transistor,MOSFET)。

钳位二极管模块22包含第一二极管FWD₂₂₁和第二二极管FWD₂₂₂。

第二功率半导体开关模块23包括串联连接的第三功率半导体开关S₂₃₁和第四功率半导体开关S₂₃₂，以及与第三功率半导体开关S₂₃₁并联的第三续流二极管FWD₂₃₁及与第四功率半导体开关S₂₃₂并联的第四续流二极管FWD₂₃₂。第三功率半导体开关S₂₃₁和第四功率半导体开关S₂₃₂可以是全控型功率半导体开关，例如，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor FieldEffect Transistor,MOSFET)。

参见图4B和图5A。为了与叠层母排结构B0连接，功率开关模块20还具有连接结构，详细说明如下。

功率开关模块20的第一功率半导体开关模块21包含第一端、第二端和第三端，其中第一功率半导体开关模块21的第一端可以包含两个相互连接的第一子端C₂₁₁，第二端可以包含两个相互连接的第二子端E₂₁₂。

功率开关模块20的钳位二极管模块22包含第一端、第二端和第三端。钳位二极管模块22的第一端可包含两个相互连接的第一子端C₂₂₁，第二端可以包含两个相互连接的第二子端E₂₂₂。

功率开关模块20的第二功率半导体开关模块23包含第一端、第二端和第三端，其中第一端包含两个相互连接的第一子端C₂₃₁，第二端包含两个相互连接的第二子端E₂₃₂。

参见图5A和图5B。本实用新型一实施方式功率单元中的叠层母排结构B0中，由叠至于功率开关模块20上方的第三层母排、第二层母排B5和第一层母排B6组成。第三层母排、第二层母排B5和第一层母排B6中，两两之间具有绝缘结构。绝缘结构可以附着在相邻的两母排之一的表面；或者同时附着于相邻的两母排表面；或者该绝缘结构还可以不附着于任何母排的表面而单独存在于相邻两母排之间，并且通过压合、粘贴等方式保证与相邻层母排之间有效紧贴以及有效地电气隔离。

第三层母排设置于功率开关模块20上方。在一实施方式中，第一层母排B6设置于第三层母排之上，第二层母排B5设置于第一层母排B6之上。在另一实施方式中，第二层母排B5设置于第三层母排之上，第一层母排B6设置于第二层母排B5之上。也就是说，第一层母排B6与第二层母排B5的位置是可以互换的。

在本实施方式中，三层母排以层叠层的方式布置，这种布置方式结构紧凑，且可使得流过三层母排中的电流大致对称且方向相反，由此可有效地减小三电平功率变换器中功率单元的寄生电感，从而降低功率开关模块的电压应力。

参见图5C。以第一层母排B6为例说明每一个母排的结构。第一层母排B6包括母排导体部分B60、母排连接部分B61以及非连接部分B62。母排导体部分B60用于为功率开关模块20提供电流路径。母排连接部分B61用于通过有效的连接方式如连接孔等将母排导体部分B60与外部器件如电机、电缆、电容模块以及功率开关模块20相连接。母排连接部分B61依据连接的对象不同，可包括连接端子B610、连接孔B611。第一层母排B6通过连接孔B611与功率开关模块20相应的端子相连接时，可将连接孔B611设置于功率开关模块20相应的端子的位置上方，在叠层母排结构B0中的第二层母排B5以及第三层母排的中与连接孔B611相对应的位置分别设有过孔。另外，根据实际情况，母排连接部分B61可以通过多种实现方式，比如母排连接部分B61是一个向空间弯折的弯折部或者是铆钉、突起部、凹陷部、螺柱、卡扣等。非连接部分B62，例如过孔，可以包括长条形过孔B620以及圆过孔B621等至少其中之一，过孔也可以是方形、跑道形等其它形状。例如连接端子B610可以被实施为图5A中的第三连接端子29。

在一实施方式中，第一层母排B6于功率开关模块20的投影区域完全覆盖第三层母排于功率开关模块20的投影区域。也就是说位于外层的第一层母排B6可全面覆盖位于内层的第二层母排B5和第三层母排，这会减小功率开关模块20中的寄生电感。

在一实施方式中，第二层母排B5于功率开关模块20的投影区域覆盖第三层母排的第二子母排B2、第三子母排B3于功率开关模块20的投影区域，当然第二层母排B5于功率开关模块20的投影区域还可以同时覆盖第三层母排的第一子母排B1和第四子母排B4。

下面介绍叠层母排结构B0与功率开关模块20的连接结构。

参见图4A、图5A和图5B。叠层母排结构B0中的第一层母排B6与钳位二极管模块22的第三端E₂₂₁/C₂₂₂电气连接。

叠层母排结构B0中的第二层母排B5分别与第一功率半导体开关模块21的第二端和第二功率半导体开关模块23的第一端C₂₃₁电气连接。

叠层母排结构B0中的第三层母排B1，B2，B3，B4，包含第一子母排B1、第二子母排B2、第三子母排B3和第四子母排B4。

第一子母排B1与第一功率半导体开关模块21的第一端C₂₁₁电气连接。

第二子母排B2分别与第一功率半导体开关模块21的第三端E₂₁₁/C₂₁₂、钳位二极管模块22的第一端C₂₂₁进行电气连接。

第三子母排B3分别与钳位二极管模块22的第二端E₂₂₂、第二功率半导体开关模块23的第三端E₂₃₁/C₂₃₂进行电气连接。

第四子母排B4与第二功率半导体开关模块23的第二端E₂₃₂进行电气连接。

在一实施方式中，第一功率半导体开关模块21的第一、二、三端可以通过设于叠层母排结构B0的连接孔与叠层母排结构B0连接。详细说明如下：

第一子母排B1具有两个分别与第一功率半导体开关模块21的两个第一子端C₂₁₁电气连接的连接孔C’₂₁₁。

第二层母排B5具有两个分别与第一功率半导体开关模块21的两个第二子端E₂₁₂电气连接的连接孔E’₂₁₂。

第二子母排B2具有与第一功率半导体开关模块21的第三端E₂₁₁/C₂₁₂电气连接的连接孔E’₂₁₁/C’₂₁₂。

第二层母排B5上相应于第一子母排B1的连接孔C’₂₁₁以及第二子母排B2的连接孔E’₂₁₁/C’₂₁₂位置分别设有过孔。

第一层母排B6上对应第一子母排B1的连接孔C’₂₁₁、第二子母排B2上的连接孔E’₂₁₁/C’₂₁₂以及第二层母排B5的连接孔E’₂₁₂位置分别设有过孔。

在一实施方式中，钳位二极管模块22的第一、二、三端可以通过设于叠层母排结构B0的连接孔与叠层母排结构B0连接。详细说明如下：

第二子母排B2具有两个分别与钳位二极管模块22的两个第一子端C₂₂₁电气连接的连接孔C’₂₂₁。

第三子母排B3上设有分别与钳位二极管模块22的两个第二子端E₂₂₂电气连接的连接孔E’₂₂₂。

第一层母排B6具有与钳位二极管模块22的第三端E₂₂₁/C₂₂₂电气连接的连接孔E’₂₂₁/C’₂₂₂。

第二层母排B5上对应第二子母排B2的连接孔C’₂₂₁、第三子母排B3的连接孔E’₂₂₂及第一层母排B6的连接孔E’₂₂₁/C’₂₂₂位置分别设有过孔。

第一层母排B6上对应于第二子母排B2的连接孔C’₂₂₁、第三子母排B3的连接孔E’₂₂₂位置分别设有过孔。

在一实施方式中，第二功率半导体开关模块23的第一、二、三端可以通过设于叠层母排结构B0的连接孔与叠层母排结构B0连接。详细说明如下：

第二层母排B5上设有分别与第二功率半导体开关模块23的两个第一子端C₂₃₁电气连接的连接孔C’₂₃₁。

第四子母排B4上具有分别与第二功率半导体开关模块23的两个第二子端E₂₃₂电气连接的连接孔E’₂₃₂。

第三子母排B3具有与第二功率半导体开关模块23的第三端E₂₃₁/C₂₃₂进行电气连接的连接孔E’₂₃₁/C’₂₃₂。

第二层母排B5上对应第四子母排B4的连接孔E’₂₃₂、第三子母排B3上的连接孔E’₂₃₁/C’₂₃₂位置分别设有过孔。

第一层母排B6上对应第四子母排B4的连接孔E’₂₃₂、第三子母排B3上的连接孔E’₂₃₁/C’₂₃₂以及第二层母排B5的连接孔C’₂₃₁位置分别设有过孔。

在一实施方式中，叠层母排结构B0中，第一子母排B1上具有用于连接一正直流端P的第一连接端子27。第四子母排B4上具有用于连接一负直流端N的第二连接端子28。第一层母排B6具有用于连接一中点电位端NP的第三连接端子29。第二层母排B5具有用以连接一交流端AC的第四连接端子210。

参见图5A和图5B。第一层母排B6为一整体，且单独处于叠层母排结构的外层，其与第二层母排B5之间的工作电压为三电平功率变换器的整个直流工作电压的一半。第二层母排B5为叠层母排结构的中间层，其与外层的第一层母排B6之间的工作电压为三电平功率变换器的整个直流工作电压的一半，与第三层母排的多个子母排之间的工作电压最大为三电平功率变换器的整个直流工作电压。然而，在第三层母排中的多个子母排之间，即第一子母排B1与第二子母排B2之间、第二子母排B2与第三子母排B3之间、第三子母排B3与第四子母排B4之间的绝缘电压也各自为整个直流工作电压的一半。于本实施例中，整个直流工作电压为正直流端P与负直流端N之间的直流电压。

下面将参考图6A至图6D，详细描述根据本实施方式的叠层母排结构对三电平功率变换器的寄生电感的影响。

参考图6A，并结合参考图2A。在第一功率半导体开关模块21中的第一功率半导体开关S₂₁₁关断时的换流回路1经过第一子母排B1、第一功率半导体开关模块21内部、第二子母排B2、钳位二极管模块22内部以及第一层母排B6。具体而言，换流回路1的电流路径为C210—C₂₁₁—E₂₁₁/C₂₁₂—C₂₂₁—E₂₂₁/C₂₂₂—C210，即，从正母线电容器组C210的阳极开始，经第一子母排B1至第一功率半导体开关模块21的第一端C₂₁₁，再由第一功率半导体开关模块21的第三端E₂₁₁/C₂₁₂引出，经第二子母排B2至钳位二极管模块22的第一端C₂₂₁，再由钳位二极管模块22的第三端E₂₂₁/C₂₂₂引出，经第一层母排B6至正母线电容器组C210的阴极，即负母线电容器组C220的阳极结束。由于第一层母排B6与换流回路1所经过的第一子母排B1及第二子母排B2不在同一平面上，且完全覆盖在第一子母排B1及第二子母排B2之上，因此电流在第一层母排B6里的路径与该换流回路1位于第一子母排B1及第二子母排B2中的路径上下重合，且电流流向相反，由此所产生的寄生电感很小。换流回路1的重合度越高，该换流回路1所产生的寄生电感越小。

参考图6B，并结合图2B。在第二功率半导体开关模块23中的第三功率半导体开关S₂₃₁关断时的换流回路2经过第一子母排B1、第一功率半导体开关模块21、第二层母排B5、第二功率半导体开关模块23、第三子母排B3、钳位二极管模块22以及第一层母排B6。具体而言，换流回路2的电流路径为C210—C₂₁₁—E₂₁₂—C₂₃₁—E₂₃₁/C₂₃₂—E₂₂₂—E₂₂₁/C₂₂₂—C210，即，从正母线电容器组C210的阳极开始，经第一子母排B1至第一功率半导体开关模块21的第一端C₂₁₁，再由第一功率半导体开关模块21的第二子端E₂₁₂引出，经第二层母排B5至第二功率半导体开关模块23的第一子端C₂₃₁，再由第二功率半导体开关模块23的第三端E₂₃₁/C₂₃₂引出，经第三子母排B3至钳位二极管模块22的第二子端E₂₂₂，再由钳位二极管模块22的第三端E₂₂₁/C₂₂₂引出，经第一层母排B6至正母线电容器组C210的阴极。由于第二层母排B5的一部分与换流路径2所经过的第三子母排B3不在同一平面上，且完全覆盖在第三子母排B3之上，第一层母排B6与换流路径2所经过的第一子母排B1及第二层母排B5不在同一平面上，且完全覆盖在第一子母排B1及第二层母排B5之上，因此电流在第一层母排B6里的路径与该换流回路2在第一子母排B1及第二层母排B5中的路径上下重合，且电流流向相反，由此所产生的寄生电感很小。换流回路2的重合度越高，该换流回路2所产生的寄生电感越小。

参考图2C和图6C，并结合图2C。在第二功率半导体开关模块23中的第四功率半导体开关S₂₃₂关断时的换流回路3经过第四子母排B4、第二功率半导体开关模块23内部、第三子母排B3、钳位二极管模块22以及第一层母排B6。具体而言，换流回路3的电流路径为C220—E₂₂₁/C₂₂₂—E₂₂₂—E₂₃₁/C₂₃₂—E₂₃₂-C220，即从负母线电容器组C220的阳极开始，经第一层母排B6至钳位二极管模块22的第三端E₂₂₁/C₂₂₂，再由钳位二极管模块22的第二子端E₂₂₂引出，经第三子母排B3至第二功率半导体开关模块23的第三端E₂₃₁/C₂₃₂，再由第二功率半导体开关模块23的第二子端E₂₃₂引出，经第四子母排B4至负母线电容器组C220的阴极结束。由于第一层母排B6与换流回路3所经过的第三子母排B3及第四子母排B4不在同一平面上，且完全覆盖在第三子母排B3及第四子母排B4之上，因此电流在第一层母排B6里的路径与该换流回路3在位于第三子母排B3及第四子母排B4中的路径上下重合，且电流流向相反，由此所产生的寄生电感很小。换流回路3的重合度越高，该换流回路3所产生的寄生电感越小。

参考图2D和图6D，并结合图2D。在第一功率半导体开关模块21中的第二功率半导体开关S₂₁₂关断时的换流路径4经过第四子母排B4、第二功率半导体开关模块23、第二层母排B5、第一功率半导体开关模块21、第二子母排B2、钳位二极管模块22以及第一层母排B6。具体而言，换流回路4的电流路径为C220—E₂₂₁/C₂₂₂—C₂₂₁—E₂₁₁/C₂₁₂—E₂₁₂—C₂₃₁—E₂₃₂—C220，即，从负母线电容器组C220的阳极开始，经第一层母排B6至钳位二极管模块23的第三端E₂₂₁/C₂₂₂，再由钳位二极管模块22的第一端C₂₂₁引出，经第二子母排B2至第一功率半导体开关模块21的第三端E₂₁₁/C₂₁₂，再由第一功率半导体开关模块21的第二子端E₂₁₂引出，经第二层母排B5至第二功率半导体开关模块23的第一子端C₂₃₁，再由第二功率半导体开关模块23的第二子端E₂₃₂引出，经第四子母排B4至负母线电容器组C220的阴极结束。由于第二层母排B5的一部分与换流路径4所经过的第二子母排B2不在同一平面上，且完全覆盖在第二子母排B2之上，第一层母排B6与换流路径4所经过的第四子母排B4及第二层母排B5不在同一平面上，且完全覆盖在第四子母排B4及第二层母排B5之上，因此电流在第一层母排B6里的路径与该换流回路4在第四子母排B4及第二层母排B5中的路径上下重合，且电流流向相反，由此所产生的寄生电感很小。换流回路4的重合度越高，该换流回路4所产生的寄生电感越小。

如上所述，本实用新型实施方式为换流电流提供了镜像回路，减小了电流回路的路径，有效地减小了寄生电感。同时该叠层母排结构包括三层母排，各层母排与功率开关模块20的连接位置不需要特殊加工处理，因此根据本实施方式的叠层母排结构简单，易于加工。

功率单元实施方式2

参见图7。本实用新型第二实施方式功率单元，与第一施方式的不同之处在于：

第二实施方式中的叠层母排结构适用于具有三个连接端的功率开关模块20，即功率开关模块20的第一功率半导体开关模块21包含第一端、第二端和第三端，第一端只包含1个第一子端C₂₁₁，第二端只包含1个第二子端E₂₁₂。功率开关模块20的钳位二极管模块22包含第一端、第二端和第三端，第一端只包含1个第一子端C₂₂₁，第二端只包含1个第二子端E₂₂₂。功率开关模块20的第二功率半导体开关模块23包含第一端、第二端和第三端，其中第一端只包含1个一子端C₂₃₁，第二端只包含1个第二子端E₂₃₂。

第二实施方式的叠层母排结构中各连接孔的设置情况如下：

第一子母排B1具有与第一功率半导体开关模块21的第一端C₂₁₁电气连接的连接孔C’₂₁₁；

第二层母排B5具有分别与第一功率半导体开关模块21的第二端E₂₁₂及第二功率半导体开关模块23的第一端C₂₃₁电气连接的连接孔E’₂₁₂及C’₂₃₁；

第二子母排B2具有分别与第一功率半导体开关模块21的第三端E₂₁₁/C₂₁₂及钳位二极管模块22的第一端电气连接的连接孔E’₂₁₁/C’₂₁₂及C’₂₂₁；

第三子母排B3具有分别与钳位二极管模块22的第二端E₂₂₂及第二功率半导体开关模块23的第三端E₂₃₁/C₂₃₂电气连接的连接孔E’₂₂₂及E’₂₃₁/C’₂₃₂；

第四子母排B4具有与第二功率半导体开关模块23的第二端E₂₃₂电气连接的连接孔E’₂₃₂；

第一层母排B6具有与钳位二极管模块22的第三端E₂₂₁/C₂₂₂电气连接的连接孔E’₂₂₁/C’₂₂₂；

第二层母排B5上相对应于第一子母排B1的连接孔C’₂₁₁、第二子母排B2的连接孔E’₂₁₁/C’₂₁₂及C’₂₂₁、第四子母排B4的连接孔E’₂₃₂、第三子母排B3上的连接孔E’₂₂₂及E’₂₃₁/C’₂₃₂、以及第一层母排B6的连接孔E’₂₂₁/C’₂₂₂位置分别设有过孔；以及

第一层母排B6上对应第一子母排B1的连接孔C’₂₁₁、第二子母排B2上的连接孔E’₂₁₁/C’₂₁₂及C’₂₂₁、第二层母排B5的连接孔E’₂₁₂及C’₂₃₁、第四子母排B4的连接孔E’₂₃₂以及第三子母排B3上的连接孔E’₂₂₂及E’₂₃₁/C’₂₃₂位置分别设有过孔。

该第二实施方式的叠层母排的其它结构与第一实施方式相同，这里不再赘述。

参见图8和图9。在其他一些实施方式中，功率单元还包括由多个电容C210组成的正母线电容器组和由多个电容C220组成的负母线电容器组C220。其中正母线电容器组中的电容C210电连接于正直流端P与中点电位端NP之间，负母线电容器组中的电容C220电连接于负直流端N与中点电位端NP之间。

参见图5B、图8和图9。在一实施方式中，第一子母排B1具有多个第一电容连接孔B200’，第四子母排B4具有多个第二电容连接孔B210’。第一层母排B6具有多个第三电容连接孔B220’。第一层母排B6上对应多个第一电容连接孔B200’及多个第二电容连接孔B210’位置分别设有过孔B240’；以及第二层母排B5上对应多个第一电容连接孔B200’及多个第二电容连接孔B210’位置分别设有过孔。于其他实施例中，当第二层母排B5在功率开关模块20的投影区域仅覆盖第三层母排的第二子母排B2和第三子母排B3时，第二层母排B5上对应多个第一电容连接孔B200’及多个第二电容连接孔B210’位置不需要分别设有过孔。

功率单元中的正母线电容器组中的多个电容C210的一端分别连接于多个第一电容连接孔B200’，负母线电容器组中的多个电容C220的一端分别连接于多个第二电容连接孔B210’；正母线电容器组中的多个电容C210的另一端和负母线电容器组中的多个电容C220的另一端分别对应连接于多个第三电容连接孔B220’。

在一实施方式中，正母线电容器组中的多个电容C210与负母线电容器组中的多个电容C220对称布置。第三层母排中的第一子母排B1、第二子母排B2、第三子母排B3和第四子母排B4依次排列，正母线电容组靠近第一子母排B1一侧设置，负母线电容组靠近第四子母排B4一侧设置。多个电容C210、C220直接连接于叠层母排结构B0上，由电容到母排的回路电感最小，从而更有利于减少漏感以及变换器中的寄生电感。

功率单元实施方式3

参见图10。本实用新型一实施方式的一功率单元P300，包含外壳结构和设于外壳结构内的功率开关模块20、叠层母排结构B0以及正母线电容器组和负母线电容器组。其中功率开关模块20是本实用新型所述的功率开关模块20。功率开关模块20的第一连接端子27连接有正母线输入导体B330，第二连接端子28连接有负母线输入导体B340，第三连接端子29连接有中点母线输入导体B350，第四连接端子210连接有交流母线导体B360。

正母线输入导体B330、负母线输入导体B340、中点母线输入导体B350以及交流母线导体B360分别绝缘固定于外壳结构上。

三电平功率变换器实施方式

参见图11。本实用新型一实施方式的三电平功率变换器，包含3个功率单元，如第一功率单元P400、第二功率单元P500和第三功率单元P600。3个功率单元构成三相变流器，其包含整流部分或逆变部分。其中功率单元数目不以3个为限。于其他实施例中，功率单元的数目为6个，构成六相变流器，包含整流部分和逆变部分。

第一功率单元P400具有正母线输入导体B430、负母线输入导体B440、中点母线输入导体B450、交流输入输出母线导体B460。

第二功率单元P500具有正母线输入导体B530、负母线输入导体B540、中点母线输入导体B550、交流输入输出母线导体B560。

第三功率单元P600具有正母线输入导体B630、负母线输入导体B640、中点母线输入导体B650、交流输入输出母线导体B660。

第一功率单元P400的正母线输入导体B430、负母线输入导体B440、中点母线输入导体B450与第二功率单元P500的正母线输入导体B530之间、负母线输入导体B540、中点母线输入导体B550之间一一对应地分别连接有互连导体B730、B740和B750。

第二功率单元P500的正母线输入导体B530之间、负母线输入导体B540、中点母线输入导体B550与第三功率单元P600的正母线输入导体B630、负母线输入导体B640、中点母线输入导体B650之间一一对应地分别连接有互连导体B830、B840和B850。

以上具体地示出和描述了本实用新型的示例性实施方式。应该理解，本实用新型不限于所公开的实施方式，相反，本实用新型意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (19)

1.一种功率单元，包括功率开关模块(20)和叠层母排结构(B0)；其特征在于， 

所述功率开关模块(20)包括： 

第一功率半导体开关模块(21)，其包含第一端、第二端和第三端； 

钳位二极管模块(22)，包含第一端、第二端和第三端；以及 

第二功率半导体开关模块(23)，包含第一端、第二端和第三端； 

所述叠层母排结构(B0)包括叠至于所述功率开关模块(20)上方的第三层母排(B1，B2，B3，B4)、第二层母排(B5)和第一层母排(B6)，其中： 

所述第一层母排(B6)与所述钳位二极管模块(22)的第三端(E₂₂₁/C₂₂₂)电气连接； 

所述第二层母排(B5)分别与所述第一功率半导体开关模块(21)的第二端(E₂₁₂)和第二功率半导体开关模块(23)的第一端(C₂₃₁)电气连接； 

所述第三层母排(B1，B2，B3，B4)，包含第一子母排(B1)、第二子母排(B2)、第三子母排(B3)和第四子母排(B4)； 

所述第一子母排(B1)与所述第一功率半导体开关模块(21)的第一端(C₂₁₁)电气连接； 

所述第二子母排(B2)分别与所述第一功率半导体开关模块(21)的第三端(E₂₁₁/C₂₁₂)、所述钳位二极管模块(22)的第一端(C₂₂₁)进行电气连接； 

所述第三子母排(B3)与所述钳位二极管模块(22)的第二端(E₂₂₂)、所述第二功率半导体开关模块(23)的第三端(E₂₃₁/C₂₃₂)进行电气连接；以及 

所述第四子母排(B4)与所述第二功率半导体开关模块(23)的第二端(E₂₃₂)进行电气连接。 

2.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，所述第三层母排(B1,B2,B3,B4)、第二层母排(B5)和第一层母排(B6)中，两两之间具有绝缘结构。 

3.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，所述第一子母排(B1)具有与所述第一功率半导体开关模块(21)的第一端(C₂₁₁)电气连接的连接孔； 

所述第二层母排(B5)具有与所述第一功率半导体开关模块(21)的第二端(E₂₁₂)电气连接的连接孔； 

所述第二子母排(B2)具有与所述第一功率半导体开关模块(21)的第三端 (E₂₁₁/C₂₁₂)电气连接的连接孔； 

所述第二层母排(B5)上相对应于所述第一子母排(B1)的连接孔以及所述第二子母排(B2)的连接孔位置分别设有过孔；以及 

所述第一层母排(B6)上对应所述第一子母排(B1)的连接孔、所述第二子母排(B2)上的连接孔以及所述第二层母排(B5)的连接孔位置分别设有过孔。 

4.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于， 

所述第二子母排(B2)具有与所述钳位二极管模块(22)的第一端电气连接的连接孔； 

所述第三子母排(B3)具有与所述钳位二极管模块(22)的第二端电气连接的连接孔； 

所述第一层母排(B6)具有与所述钳位二极管模块(22)的第三端电气连接的连接孔； 

所述第二层母排(B5)上对应所述第二子母排(B2)的连接孔、所述第三子母排(B3)的连接孔及所述第一层母排(B6)的连接孔位置分别设有过孔；以及 

所述第一层母排(B6)上对应所述第二子母排(B2)的连接孔及所述第三子母排(B3)的连接孔位置分别设有过孔。 

5.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于， 

所述第二层母排(B5)具有与所述第二功率半导体开关模块(23)的第一端(C₂₃₁)电气连接的连接孔； 

所述第四子母排(B4)具有与所述第二功率半导体开关模块(23)的第二端(E₂₃₂)电气连接的连接孔； 

所述第三子母排(B3)具有与所述第二功率半导体开关模块(23)的第三端(E₂₃₁/C₂₃₂)进行电气连接的连接孔； 

所述第二层母排(B5)上对应所述第四子母排(B4)的连接孔、所述第三子母排(B3)上的连接孔位置分别设有过孔；以及 

所述第一层母排(B6)上对应所述第四子母排(B4)的连接孔、所述第三子母排(B3)上的连接孔以及所述第二层母排(B5)的连接孔位置分别设有过孔。 

6.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于， 

所述第一功率半导体开关模块(21)的第一端包含两个相互连接的第一子端(C₂₁₁)，所述第一子母排(B1)具有两个分别与所述两个第一子端(C₂₁₁)电气连接的连接孔(C’₂₁₁)； 

所述第一功率半导体开关模块(21)的第二端包含两个相互连接的第二子端(E₂₁₂)，所述第二层母排(B5)具有两个分别与所述两个第二子端(E₂₁₂)电气连接的连接孔(E’₂₁₂)； 

所述第二子母排(B2)具有与所述第一功率半导体开关模块(21)的第三端(E₂₁₁/C₂₁₂)电气连接的连接孔(E’₂₁₁/C’₂₁₂)； 

所述第二层母排(B5)上相应于所述第一子母排(B1)的连接孔(C’₂₁₁)以及所述第二子母排(B2)的连接孔(E’₂₁₁/C’₂₁₂)位置分别设有过孔；以及 

所述第一层母排(B6)上对应所述第一子母排(B1)的连接孔(C’₂₁₁)、所述第二子母排(B2)上的连接孔(E’₂₁₁/C’₂₁₂)以及所述第二层母排(B5)的连接孔(E’₂₁₂)位置分别设有过孔。 

7.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于， 

所述钳位二极管模块(22)的第一端包含两个相互连接的第一子端(C₂₂₁)，所述第二子母排(B2)具有两个分别与所述两个第一子端(C₂₂₁)电气连接的连接孔(C’₂₂₁)； 

所述钳位二极管模块(22)的第二端包含两个相互连接的第二子端(E₂₂₂)，所述第三子母排(B3)上设有分别与所述两个第二子端(E₂₂₂)电气连接的连接孔(E’₂₂₂)； 

所述第一层母排(B6)具有与所述钳位二极管模块(22)的第三端(E₂₂₁/C₂₂₂)电气连接的连接孔(E’₂₂₁/C’₂₂₂)； 

所述第二层母排(B5)上对应所述第二子母排(B2)的连接孔(C’₂₂₁)、所述第三子母排(B3)的连接孔(E’₂₂₂)及所述第一层母排(B6)的连接孔(E’₂₂₁/C’₂₂₂)位置分别设有过孔；以及 

所述第一层母排(B6)上对应所述第二子母排(B2)的连接孔(C’₂₂₁)、所述第三子母排(B3)的连接孔(E’₂₂₂)位置分别设有过孔。 

8.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于， 

所述第二功率半导体开关模块(23)的第一端包含两个相互连接的第一子端(C₂₃₁)，所述第二层母排(B5)具有两个分别与所述两个第一子端(C₂₃₁)电气连接的连接孔(C’₂₃₁)； 

所述第二功率半导体开关模块(23)的第二端包含两个相互连接的第二子端(E₂₃₂)，所述第四子母排(B4)具有两个分别与所述两个第二子端(E₂₃₂)电气连接的连接孔(E’₂₃₂)； 

所述第三子母排(B3)具有与所述第二功率半导体开关模块(23)的第三端(E₂₃₁/C₂₃₂)进行电气连接的连接孔(E’₂₃₁/C’₂₃₂)； 

所述第二层母排(B5)上对应所述第四子母排(B4)的连接孔(E’₂₃₂)、所述第三子母排(B3)上的连接孔(E’₂₃₁/C’₂₃₂)位置分别设有过孔；以及 

所述第一层母排(B6)上对应所述第四子母排(B4)的连接孔(E’₂₃₂)、所述第三子母排(B3)上的连接孔(E’₂₃₁/C’₂₃₂)以及所述第二层母排(B5)的连接孔(C’₂₃₁)位置分别设有过孔。 

9.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于， 

所述第一子母排(B1)上具有用于连接一正直流端(P)的第一连接端子(27)； 

所述第四子母排(B4)上具有用于连接一负直流端(N)的第二连接端子(28)； 

所述第一层母排(B6)具有用于连接一中点电位端(NP)的第三连接端子(29)；以及 

所述第二层母排(B5)具有用以连接一交流端(AC)的第四连接端子(210)。 

10.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于， 

所述第三层母排(B1、B2、B3、B4)设置于所述功率开关模块(20)上，所述第一层母排(B6)设置于所述第三层母排(B1、B2、B3、B4)之上，所述第二层母排(B5)设置于所述第一层母排(B6)之上。 

11.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，所述第三层母排(B1、B2、B3、B4)设置于所述功率开关模块(20)上，所述第二层母排(B5)设置于所述第三层母排(B1、B2、B3、B4)之上，所述第一层母排(B6)设置于所述第二层母排(B5)之上。 

12.根据权利要求10或11所述的功率单元，其特征在于， 

所述第一层母排(B6)于所述功率开关模块(20)的投影区域完全覆盖所述第三层母排于所述功率开关模块(20)的投影区域。 

13.根据权利要求10或11所述的功率单元，其特征在于， 

所述第二层母排(B5)于所述功率开关模块(20)的投影区域至少覆盖所述第二子母排(B2)、第三子母排(B3)于所述功率开关模块(20)的投影区域。 

14.根据权利要求9所述的功率单元，其特征在于， 

所述功率单元还包括电连接于所述正直流端(P)与所述中点电位端(NP) 之间的正母线电容器组以及电连接于所述负直流端(N)与所述中点电位端(NP)之间的负母线电容器组； 

所述第一子母排(B1)具有多个第一电容连接孔(B200’)，所述第四子母排(B4)具有多个第二电容连接孔(B210’)； 

所述第一层母排(B6)具有多个第三电容连接孔(B220’)；且所述第一层母排(B6)上对应所述多个第一电容连接孔(B200’)及所述多个第二电容连接孔(B210’)位置分别设有过孔(B240’)；以及 

所述第二层母排(B5)上对应所述多个第一电容连接孔(B200’)及所述多个第二电容连接孔(B210’)位置分别设有过孔； 

其中所述正母线电容器组中的多个电容(C210)的一端分别连接于所述多个第一电容连接孔(B200’)，所述负母线电容器组中的多个电容(C220)的一端分别连接于所述多个第二电容连接孔(B210’)，所述正母线电容器组中的多个电容(C210)的另一端和所述负母线电容器组中的多个电容(C220)的另一端分别对应连接于所述多个第三电容连接孔(B220’)。 

15.根据权利要求14所述的功率单元，其特征在于， 

所述第三层母排(B1，B2，B3，B4)中的第一子母排(B1)、第二子母排(B2)、第三子母排(B3)和第四子母排(B4)依次排列，所述正母线电容组靠近第一子母排(B1)一侧设置，所述负母线电容组靠近第四子母排(B4)一侧设置。 

16.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于， 

所述第一功率半导体开关模块(21)包括串联连接的第一功率半导体开关(S₂₁₁)及第二功率半导体开关(S₂₁₂)； 

所述第二功率半导体开关模块(23)包括串联连接的第三功率半导体开关(S₂₃₁)及第四功率半导体开关(S₂₃₂)。 

17.根据权利要求16所述的功率单元，其特征在于， 

所述第一功率半导体开关模块(21)还包括与所述第一功率半导体开关(S₂₁₁)并联的第一续流二极管(FWD₂₁₁)及与所述第二功率半导体开关(S₂₁₂)并联的第二续流二极管(FWD₂₁₂)； 

所述第二功率半导体开关模块(23)还包括与所述第三功率半导体开关(S₂₃₁)并联的第三续流二极管(FWD₂₃₁)及与所述第四功率半导体开关(S₂₃₂)并联的第四续流二极管(FWD₂₃₂)。 

18.一种三电平功率变换器，包含多个如权利要求1～17中任一项所述 的功率单元，每一所述功率单元的叠层母排结构(B0)的第一连接端子(27)之间、第二连接端子(28)之间以及第三连接端子(29)之间各自通过导体互连。 

19.根据权利要求18所述的三电平功率变换器，其特征在于，所述功率单元的数目为3个或者6个。