风力发电目前呈现出单机功率不断增大、由陆地向海上发展的趋势,大功率海上风力发电成为世界各国风电产业争先研究和发展的重点。变流器是风电系统的重要组成部分,在中压大功率风电变流器的设计中,为了结构紧凑、维护方便,变流器功率电路的设计通常采用功率模块的结构形式,功率模块的设计水平,直接决定了变流器性能的好坏。目前,在风电变流器控制策略方面的研究已经相对成熟,而有关海上用中压大功率风电变流器的主电路和功率电路的工程化设计方面还比较欠缺,尤其是在散热以及叠层母排方面,因此本文结合中压变流器的拓扑结构和控制策略,对功率电路的散热和叠层母排设计开展了研究工作。首先从多电平变流器的拓扑结构、控制策略以及功率电路的散热设计和母排设计几个方面对中压大功率风电变流器的发展现状做了阐述。接着分析了NPC三电平变流器的工作原理和机网侧变流器采用的控制策略；对3MW中压风电变流器主电路的关键部件进行了参数设计,通过Matlab/Simulink仿真,验证了控制策略以及设计参数的选取是合理的。针对中压风电变流器功率电路的水冷散热设计,在分析了功率器件的损耗计算方法以及功率器件内部热源与外界环境之间的热流路径的基础上,设计了两种流道结构的水冷散热器,并用Icepak对两种设计方案的散热性能进行了仿真验真和性能对比。通过小功率变流器的热仿真与温升实验间接验证了大功率变流器散热设计方法的正确性。在叠层母排设计方面,分析了叠层母排的低杂散电感特性以及影响母排杂散电感大小的因素,总结了考虑死区时,NPC三电平变流器换流时产生关断过电压的四种换流回路,在此基础上针对中压风电变流器的功率电路设计了两种叠层母排方案,并用Ansoft Q3D提取了两种母排的杂散电感值。通过小功率变流器的有限元仿真与双脉冲实验间接验证了大功率变流器叠层母排设计方法的正确性。