可靠性技术由于具备广阔的应用前景和显著的优势,受到了学术和企业界的广泛关注。近年来由于新能源产业的发展,电力电子变换器的可靠性一直是国际可靠性领域的热门研究方向。为了保证逆变系统的可靠性,除了优化拓扑结构,还需要评估电力电子变换器在给定的环境下稳定工作的能力。并从设计的角度出发,找出系统的薄弱环节,研究故障的根源。从而在设计阶段就能根据可能遇到的问题预测系统寿命,进行系统结构的优化。为了解决传统Y源逆变器存在的电压尖峰、启动冲击电流、输入电流断续、升压比丢失等一系列问题,本文提出一种改进型的Y源逆变器拓扑结构。并通过仿真与实验结果,验证改进型Y源逆变器的优越性。在改进型Y源逆变器的基础上,通过对IGBT模块和电容器两个易损部件失效机制的研究,为改进型Y源逆变器关键器件的寿命预测方法提供基础。在IGBT模块方面,本文深入研究其电气和封装结构,并总结出IGBT模块的主要失效原因、故障部位和失效物理机制,从而建立了IGBT模块的寿命模型。通过现有的加速老化实验数据,确定了IGBT模块寿命模型参数。在电容器方面,比较分析了各种电容器的应用场景和优缺点。针对电容器在改进Y源逆变器使用过程中存在的可靠性问题,深入研究了其故障机制和失效模式,并选择合理的电容寿命预测模型。最后,在光伏逆变应用场景下,提出基于任务剖面的改进型Y源逆变器关键器件寿命预测方法。建立Y源逆变器IGBT模块的电-热模型,利用线性疲劳累积理论,通过雨流计数法,预测IGBT的疲劳寿命。提取给定任务剖面中的电容纹波,结合电容寿命公式和环境温度,给出改进型Y源逆变器中电容的预测寿命。将改进型Y源逆变器关键器件的寿命预测结果与传统Y源逆变器进行比较分析,验证改进型Y源逆变器在可靠性方面的提升。通过搭建的实验平台,验证含有吸收回路的Y源逆变器拓扑的优越性能。在此基础上,基于IGBT模块和电容器的可靠性研究和建模,并以改进型Y源逆变器为例,创造性地提出逆变器关键器件寿命预测的可靠性有效的评估手段,为逆变器的可靠性设计提供理论指导。