张思慧，赵 蕤，闫 帅，徐 强，宋文胜

（西南交通大学电气工程学院，成都 611756）

近十年我国高速铁路里程增长迅速，截至2020 年底，高速铁路里程已达3.9 万公里，超过世界高速铁路总里程的65%[1]。大功率牵引系统是高速动车组的“心脏”，牵引变流器是牵引传动系统的核心部件，其可靠性由其拓扑结构可靠性和功率器件本身可靠性共同决定[2]。调查显示，功率器件是失效概率最大的组件，且导致功率器件失效的主要因素有温度、湿度、振动冲击以及污染物等，其中约55%的功率器件失效由温度因素诱发[3]，因此，功率器件结温的精准监测是其寿命预测、健康管理与可靠性评估的基础[4]。

现有功率器件结温监测方法主要分为4 大类，分别为物理接触式测量法[5]、光学非接触测量法[6-7]、热敏电参数提取法[8]和热阻抗模型预测法[9]。其中，物理接触式测量法是将热敏电阻或热电偶等测温元件放在待测功率器件内部，根据各种测温元件自身参数变化来获取功率器件内部的温度信息，其侵入性强，准确性较低[10]；光学非接触测量法主要利用光温耦合效应的表征参数，借助红外热成像仪等仪器，测量IGBT 模块的结温，如文献[6]采用红外热成像仪开展电力电子功率器件的结温监测，但该方法需要破坏待测器件封装，且对红外热成像仪的采样率要求较高；热敏电参数提取法是一种通过在线提取IGBT 模块外部电气特征参数估算结温的方法，其原理是提取功率器件外部电气特征参数与器件内部结温存在的对应关系，但在获取映射关系的过程中由于负载电流的影响，都存在不同程度的自热现象，使提取的映射关系产生估算误差[4]；……