中点钳位型（Neutral Point Clamped,NPC）三电平变换器已经被广泛地运用在了新能源发电、轨道交通牵引和航空航天等新兴领域。这些领域处理的功率达到几十甚至上百兆瓦,对其中电力电子装置的可靠性提出了更高的要求。根据相关工业调查表明,电力电子装置中功率器件的失效率最高,是制约整个装置系统可靠性的关键因素。同时,绝缘栅场效应晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）以其优异的开关性能和较低的开关损耗,成为中大功率应用中使用最广泛的全控型器件。在功率变换器的运行过程当中,IGBT模块受到来自内部和外部的电热应力反复冲击,使IGBT芯片和封装材料产生剧烈的温度波动,又由于材料之间的热膨胀系数不一致,会导致不可逆的疲劳损伤累积,最终造成键合线脱落和焊料层老化等封装可靠性问题。功率变换器出现故障会造成巨大的经济甚至生命损失。因此,对IGBT模块的健康状态进行在线监测,及时发现并更换健康水平低下的功率器件,对于提升整个电力电子系统的可靠性具有重大的意义。本文提出一种中点钳位型三电平变换器中IGBT模块键合线在线状态监测方法,该方法能够监测NPC变换器中所有IGBT的健康状态;分析了在线状态监测对负载电流的影响,并且提出了最佳状态监测区域选择方法;同时开发出键合线状态监测模块,该模块可以产生不同大小幅值的监测电流和采集IGBT模块集射极饱和压降。本文的主要工作如下:（1）详细分析了IGBT模块键合线的老化失效机理、IGBT模块等效寄生电阻组成和模块端部集射极压降(VCEON)表达式。根据VCEON的表达式,提出本文使用的键合线状态监测方法,即使用大电流下的集射极饱和压降(VCEH)作为键合线的老化特征量和小电流下的集射极压降(VCEL)作为温敏电参数（TSEP）,然后向待测IGBT模块相继注入高低电流的脉冲电流序列,每个阶段持续0.1 ms,采集对应阶段的集射极压降VCEH和VCEL,实现对IGBT模块键合线的健康状态监测。（2）分析了三电平NPC变换器中桥臂的负载电流通流路径,通过对通流路径的分析,发现在特定的开关序列和负载电流方向下,负载电流只通过桥臂中一个IGBT进行续流,另一个IGBT处于空闲导通状态,此时向空闲导通的IGBT注入上述的监测的脉冲电流序列,采集对应阶段的集射极饱和压降,实现对IGBT模块键合线在线状态监测。随后分析了状态监测对负载电流的影响,发现当状态监测区域（0.2 ms）选择在被测IGBT所在桥臂的平均输出平均电压为零或者接近于零的时间段,状态监测对负载电流的影响可以忽略不计。根据这个原则,实现了在单相NPC三电平逆变器中状态监测区域的选择。（3）设计了键合线状态监测系统,主要包括状态监测模块、DSP主控板和状态监测系统软件等。所设计的状态监测模块是状态监测系统的核心组成部分,该模块可以生成上述用于监测的脉冲电流序列并且采集对应阶段的集射极饱和压降,具有很高的集成度、精确度和可靠性,可以很容易应用到实际工业应用当中。（4）搭建了单相NPC三电平逆变器实验平台,利用剪断键合线的方式模拟键合线老化,验证了小电流下的集射极压降VCEL作为温敏电参数不会受到键合线老化的影响,可以稳定可靠地测量芯片结温;同时验证了所提出的NPC三电平变换器中IGBT模块键合线状态监测方法和最佳状态监测区域选择方法的正确性。实验结果表明:不同老化程度的键合线健康状态能被所提出的方法正确地监测出来,当三根键合线断裂时,大电流下的集射极压降VCEH增幅达到34 m V,此时向状态监测系统进行预警;当状态监测选择在桥臂平均输出电压为零时进行,状态监测对变换器的正常运行没有任何影响。