环境污染和能源危机使得清洁、可再生的风能收到了来自全世界的关注,风力发电是对风能的一种有效利用。随着风力发电装机容量的不断提升,以及风力发电系统所处环境的恶劣性,对风力发电系统的可靠性要求也不断增加。风电变流器是风力发电系统的重要组成部分,其可靠性影响着整个发电系统的安全运行。相关研究表明,功率器件是影响风电变流器可靠性的重要因素之一,因此有必要对功率器件的可靠性进行研究。进一步研究发现,热失效是功率器件失效最主要的方式。本文从风电变流器中最常用的功率器件——IGBT模块的热可靠性入手,分析了IGBT模块热量传递过程,建立了能够反映其工作状态的热结构模型,并利用热结构函数研究了其老化退化情况。主要工作内容如下:(1)研究了热量在IGBT模块中的稳态传递和瞬态传递过程,并由此引出了热阻和热阻抗概念;针对热阻抗的测量,分析比较了不同的温敏参数与结温的线性度,并测量得到了IGBT模块在不同散热条件下的热阻抗曲线;针对最常见的两种能够反映传热特性的热网络模型——Foster热网络模型和Cauer热网络模型,比较了两种模型的优缺点,并简单分析计算了两种模型的参数。(2)根据结构函数可以较为准确获取Cauer热网络模型参数这一特点,分析了结构函数原理和其中的关键算法,并实现了整个算法的编译工作;根据测量得到的瞬态热阻抗曲线,利用编译的程序,获得了IGBT模块的5阶Cauer热网络模型。(3)为了研究IGBT模块在老化进程中变化特性,首先,设计了老化试验方案,并通过老化试验平台完成了对IGBT模块的老化,其次,根据结构函数分析得到IGBT模块老化进程中芯片焊料层热阻变化明显,因此,以芯片焊料层热阻为特征量建立了IGBT模块疲劳累计损伤模型。