许智亮 葛兴来 李 金 柯倩霞 朱 丹

(1. 西南交通大学电气工程学院 成都 611756； 2. 中车大连机车车辆有限公司 大连 116022)

1 引言

绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor，IGBT)因其高效的电能转换效率被广泛应用于轨道交通、新能源发电和电动汽车等领域[1-2]，广泛的应用工况对IGBT模块的可靠性提出了更高的要求。相关工业统计表明，温度因素是造成功率器件失效的主要原因[3]，包括最高结温、平均结温、基板壳温和散热器温度在内的温度因素会对IGBT模块的损耗计算、剩余寿命和可靠性评估产生重要影响[4-5]。因此，IGBT模块的结温计算对于保障电力电子变换器的可靠运行具有重要意义。

IGBT模块的结温计算方法大致可分为直接测量法、热敏电参数法和热网络法[6]。其中，直接测量法主要利用热敏元件或者红外成像设备对IGBT模块进行结温监测，通常受限于模块类型或需要破坏模块封装完整性[7]。热敏电参数法通过离线校正模块电参数与结温的映射关系，并以此监测结温，但是多数热敏电参数不易在实际器件高速开关的工况中获取[8]。热网络法根据模块数据手册或是对实际IGBT模块进行有限元仿真，提取热网络参数，然后根据实际温度参考点计算IGBT结温[9]，在电气化交通领域具有较好的应用前景。

目前国内外关于利用热网络法进行IGBT结温计算已有大量研究[10-13]。其中，文献[10]利用IGBT模块的数据手册拟合得到器件热网络模型，用以计算牵引变流器中的IGBT结温，但是数据手册中的热网络数据与实际器件具有一定误差。……