如今,三电平中性点钳位（Neutral Point Clamped,NPC）型逆变器被广泛用于光伏发电、高压直流输电、电动汽车驱动等领域。然而,三电平NPC逆变器对比两电平逆变器而言,电压水平有所提高,开关装置的数量也相应增加,因此其可靠性问题面临着巨大的挑战。绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）目前被广泛应用于多种拓扑的逆变器中,作为核心器件,它的故障失效会导致整个系统无法正常工作,从而带来严重电气事故造成经济损失,甚至威胁人身安全。因此,IGBT模块的健康监测是系统运维的一项重要工作,而在线监测技术可以在系统不停机的情况下对IGBT模块进行状态评估,人为地在模块即将失效时采取相应措施避免系统故障崩溃,对提高电气系统运行的可靠性有着重要作用。针对三电平NPC逆变器中IGBT模块的在线监测,本文的主要研究内容与创新如下:第一,本文对IGBT模块的内部物理结构、失效机理和常见失效模式进行了研究,并介绍了利用大小电流饱和压降法监测键合线老化状态的实现原理。随后对三电平NPC逆变器的运行机理进行解释说明,分析其输出的O电平可用于构造在线监测环境。第二,本文从调制策略优化的角度出发,首先提出了空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM）下调制波重构的最优化分析,即寻找最合适的调制波重构方案使得构造在线监测环境对原系统运行的影响最小。其次,为了进一步实现非干预性在线监测,本文创新性地提出利用零序分量在三相对称系统中的抵消特性,可以在不影响逆变器正常运行的情况下构造合适的在线监测环境,针对逆变器运行时的不同调制度,该方法可以提供不同的监测方案。第三,为了将调制策略优化方案应用于在线监测中,本研究设计了功能全面、体积小、重量轻的在线监测系统硬件平台,并在在线监测流程中强调了监测系统与待监测逆变器之间的信息传递和时序逻辑配合,最后通过不同调制度下的在线监测实验验证了所述在线监测方案的可行性、安全性和非干预性,为逆变器在线运行时的非干预性现场监测提供了新思路。