随着大功率变换技术快速发展及电力器件制造工艺的日益成熟,世界各国争先向脉冲功率变换技术领域投入科研力量。针对脉冲功率变换技术中出现的换流回路瞬态冲击电压、脉冲电磁瞬态过程、急速散热等问题,本文依托一款大功率脉冲电能变换装置设计项目,从结构上对其关键技术问题进行研究。本文对间歇式脉冲大电流电能变换器功率模块主回路进行设计,进行了IGBT选型、直流支撑电容容量计算选择以及IGBT功率损耗分析计算,分析了功率器件IGBT热阻模型,推导出散热器设计要求。以上述分析为基础,依据功率模块结构布局设计要点,运用Pro/E设计普通平铺结构、水平对称结构、垂直对称结构三种布局方式,比较综合性能,确定采用垂直对称结构。针对垂直对称结构,依据叠层母排基本设计原理及要点对功率模块中用于电气连接的叠层母排进行研究,设计了杂散电感较低的“Y”形叠层母排,并利用Ansoft Q3D对其仿真分析;基于遗传算法多目标优化理论对功率模块散热器结构进行研究,以肋片散热器基板厚度、肋片长度、肋片间隙、肋片厚度为变量建立多目标优化函数,运用MATLAB优秀的程序编译能力进行遗传算法程序设计、改善、运行,得到散热器最优尺寸组合。最后,进行单脉冲测试实验,验证“Y”形叠层母排设计的合理性;进行单周期功率试验,验证功率设计的正确性;在额定工况下利用ANSYS Workbench对设计的散热器进行热瞬态仿真分析,验证其良好的散热性能。论文主要创新点在于:设计出了一种垂直对称结构布局方式,具有对称性好、紧凑性高和散热性能优异等特点;设计了一种“Y”形对称的叠层母排,极大的降低了逆变换流回路杂散电感。