宋术全， 张艺驰， 王 骁， 徐小明， 葛兴来

(1 中国铁道科学研究院集团有限公司 机车车辆研究所， 北京 100081；2 西南交通大学 电气工程学院， 成都 610031；3 北京纵横机电科技有限公司， 北京 100094)

绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)在各个领域的功率变换器中已广泛应用，如铁路牵引、新能源发电系统、电动汽车等。相关的工业统计表明，功率模块是功率变换器中最薄弱的元件之一，占变换器系统故障的20%以上[1]，动车组牵引运行工况复杂多变，功率模块的故障率更高。功率模块的初期成本占设备总成本的比例较低，但在动车组的整个生命周期内，功率模块需要多次更换和维修，造成了较高运营维护成本。因此，研究适用于功率模块的故障数据分析和可靠性评估方法对动车组的安全运行、部件维修更换以及升级具有重要意义。

目前，国内针对功率模块统计分析研究的文章较少，并且依赖浴盆曲线多认为功率模块的故障分布服从指数分布[2]，但文献[3]说明指数分布即使与部分实例相符合，也具有一定的误导性。不同的失效模式下失效机理是不同的，并且假定MTTF(Mean-Time-To-Failure)为常数，不存在损耗，这与实际功率模块存在老化不符。

文中首先对牵引变流器中功率模块基本电气特性以及其在变流器中分布与标记进行分析。进一步提出故障数据的筛选、统计分析的原则，并以京沪线CRH380BL型动车组车A5功率模块为例，给出统计分析的流程。最后针对近5年的武广、京沪线路上不同车型的功率模块故障信息，利用提出的统计分析理论对原始数据分析整理，利用分析结果为后期功率模块的更换和优化升级提供依据。……