结温是影响高压大功率电力电子器件性能及可靠性的关键因素,对于结构上具有密闭整体性的大功率IGBT器件,其内部由多个芯片构成,因而从外界难以获取内部芯片的结温分布特征,该特征可对器件剩余寿命进行有效评估,再加上器件内部物理场的强耦合作用,使得IGBT器件的结温准确测量极其困难。本文针对电网柔性直流换流站中因IGBT组件发热升温而导致的热失效问题,设计了基于光纤光栅传感技术的温度在线监测系统并进行封装,可对IGBT模块的结温进行多点在线监测,并对其升温进行提前预警。本文首先分析了IGBT模块的失效原因和现有的监测方法及不足,针对这些需求和问题,考虑到电力系统内部复杂的运行环境,提出了基于光纤光栅的IGBT芯片结温在线监测方案;研究了FBG温度传感原理、损耗特征、多种光解调技术和工程中的空分-波分组合复用技术;利用ANSYS Workbench软件对IGBT及其散热器模块进行了有限元流固耦合热仿真分析,先根据现有的工程结构对IGBT模块及其散热系统进行三维建模,然后输入各材料热传导系数、理想的边界条件和芯片发热功率等参数进行仿真计算,得到温度分布云图,并根据仿真结果对散热系统和传感器埋设方案进行了优化设计,最终所得结果为埋设温度传感器和验证IGBT模块内部温度分布提供了参考依据;对所用光栅进行了温度标定实验和提高监测结果准确度的一系列验证实验,设计了温度传感器在不同类型的IGBT模块中的埋设方案,实现了发热点更精准直接的测温;利用波分——空分组合复用技术,同时对不同光路进行功率损耗验证,对比分析得出较优方案,提高了系统的可靠性;最后对整个系统进行封装设计,并完成上位机软件的开发,包括数据传输模块、温度处理模块、图像显示、用户设置模块和参数调整模块等,方便在不同的测量方案下对相关参数的随时调整,使用灵活透明。本文根据工程实际需求,设计了切合现场的安装埋设方案和操作透明的人机交互软件,在厦门柔性直流输电工程中进行了初步应用,通过在工程中的可靠运行证明了光纤光栅温度传感监测系统的有效性。