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绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）作为功率器件具有输入阻抗高、驱动功率小、开关速度快、控制电路简单、承受电流大、饱和压降低等特性,已经成为电力电子设备中能量变换及处理的核心部件,广泛应用于风力发电、光伏发电等新能源产业中。但伴随功率等级、功率密度和开关频率的提高,IGBT模块的工作性能和长期可靠性受热的影响越来越大。作为核心器件,IGBT模块的失效可能引起发电系统运行中断,造成严重的安全事故和重大的经济损失。因此,IGBT模块的可靠性监测及日常运行维护变得日益重要。本文主要从以下几个方面对IGBT模块的热可靠性展开研究:首先,构建了一种改进型热等效模型,在IGBT模块焊料层发生疲劳老化时依然可以准确提取IGBT芯片结温。IGBT模块的芯片由硅材料制作而成,其额定工作结温一般不超过150?C,结温过高会造成芯片性能降级,甚至永久性损坏。对芯片结温进行实时监测,可保证IGBT芯片始终在安全阈值温度以下运行,降低IGBT芯片受到热损伤的风险。与传统的热等效模型相比,改进型热等效模型可及时对模型参数做出修正,使模型参数与老化的IGBT模块封装结构相匹配,消除IGBT模块焊料层老化对芯片结温预测精度的影响。其次,提出了一种改进型的IGBT模块焊料层老化在线评估模型,此模型采用IGBT模块底板温度的耦合热阻实时监测焊料层老化状态是否发生变化;当探测到焊料层老化状态发生改变时,提取IGBT芯片结温,并用IGBT芯片结温计算IGBT模块芯片至底板热阻Zjc;采用Zjc对焊料层的老化状态做出定量评价。与传统的焊料层老化评价方法相比,此方法无须实时获取IGBT芯片结温,可节约成本,并降低结温测量电路对功率变流器控制电路的影响。再次,构造了一种IGBT模块键合线老化评价模型,此模型基于IGBT芯片的结温信息,可对键合线的老化状态做出准确评估。键合线老化使IGBT模块集电极-发射极导通电压VCE-ON增大,进而导致VCE-ON提取的IGBT芯片结温大于芯片的实际结温;而IGBT芯片的实际结温可通过改进型热等效模型提取。因此,VCE-ON与改进型热等效模型提取的IGBT芯片结温的温差是由键合线老化引起的,可以用来对键合线的老化状态进行表征。最后,提出了一种IGBT模块功率热循环的主动控制策略,此控制策略可根据IGBT模块的运行条件准确调整IGBT模块的开关频率、负载电流、直流电压等电参数,主动配置IGBT模块的功率损耗,实现IGBT模块热循环的精确控制,降低IGBT模块因高温和温度波动受到热损伤的风险,提升IGBT模块运行的可靠性、延长IGBT模块的使用寿命。