绝缘栅双极晶体管（insulated-gate bipolar transistor,IGBT）是电力电子设备领域应用十分广泛的大功率主流电子器件。IGBT器件相较于传统电子器件,具有开关速度快、通态压降较低、驱动功率小等优点。作为逆变器的重要组成部分,IGBT被广泛的应用于电器控制、航空航天等工业领域,以及风力发电、光伏发电等清洁能源领域。但IGBT模块在工作过程中的安全性问题也逐渐成为研究热点。IGBT在较高的开关速度的工作过程中,其开关损耗会迅速产生大量的热,引起IGBT模块温度上升,进而会影响IGBT的工作性能,严重时会导致IGBT直接失效。故在对IGBT安全性问题研究时,其产热过程分析和散热处理方法变得尤为重要。针对IGBT模块的产热过程,本文首先分析了IGBT模块的产热过程,分析了IGBT模块的功率损耗,分别给出IGBT及反向续流二极管的通态损耗和瞬态损耗的数学模型。基于脉冲宽度调制（pulse width modulation,PWM）控制技术,结合谐波分析理论,分析了在调制过程中谐波对IGBT模块功率损耗的影响。通过分析IGBT模块产热理论,引入了三种随机PWM技术,分别为随机载波频率PWM、随机占空比PWM和随机死区PWM。采用以上三种随机控制技术,对IGBT模块功率损耗的改善情况进行理论推导和实验验证。而对于逆变器相电流谐波的分析,基于矢量控制原理和现代永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）控制系统,采用三种随机控制技术,搭建仿真模型和进行实验验证,对逆变器相电流进行功率谱估计理论分析,观测随机控制技术对相电流谐波的影响。在结果验证时,本文在Matlab/Simulink中搭建了基本PWM调制技术的仿真模型,在此基础上,通过改进不同的模块,得到三种随机PWM技术的仿真模型,并使用两种功率谱方法分析仿真结果。通过对比分析曲线可知,三种随机PWM技术对逆变器相电流的某些谐波有抑制效果,则可以得出三种随机PWM技术对于PMSM的性能有提升效果,并且减少了逆变器中对引入基本PWM技术的谐波损耗。在实验验证环节中,使用TMS320F28335搭建PMSM实验平台,验证三种随机PWM控制技术对相电流谐波和IGBT模块功率损耗的影响。在对相电流谐波的影响中,通过测取电机端相电流的实验数据,并对其进行功率谱密度分析,通过分析结果与基本PWM技术对比,三种随机PWM技术均对相电流的某些高次谐波有抑制效果。在对IGBT模块的功率损耗改善情况的实验过程中,在PMSM系统相同的运行时间下,通过测量IGBT模块的温度信号,在IGBT模块热平衡的状态下,并对数据进行分析,得出三种随机PWM技术较于基本PWM技术,对于IGBT模块的功率损耗均有不同程度的减少,且不影响PMSM系统的运行性能,进而提升了IGBT模块的能量传递效率。