高速列车牵引系统的核心装置是牵引变流器,IGBT是牵引变流器的核心部件,素有“高铁心脏”之称,广泛应用于我国高速铁路电力机车上。与其它变流器相比,高速铁路牵引领域的变流器功率波动大、工作环境较为恶劣,这些特点使得高速列车牵引变流器IGBT更容易磨损,发生故障,这对我国高速铁路安全运行构成了威胁,因此对其可靠性进行评估具有相当重要的意义。本文以高速列车牵引变流器IGBT为研究对象,对其可靠性进行分析。首先分析了IGBT工作原理、失效机理以及老化失效对电参数的影响,并结合高速列车牵引变流器运行工况特点,在实时和全寿命周期两个时间尺度上分别设计了两种可靠性评估方法。然后,在对IGBT实时状态监测的研究中设计了一种针对IGBT键合线健康状态监测的有效方法,利用外部监测到的相关电参数,可以对运行中的IGBT实现在线监测,且不影响其正常运行。实验结果表明,该方法可以对IGBT键合线健康状态进行有效评估,适用于高速列车牵引变流器IGBT键合线健康状态在线监测。最后,本文基于高速动车组现场运行数据,对高速列车牵引变流器在IGBT全寿命周期尺度下进行寿命预测研究。基于高速动车组现场运行数据,结合SIMULINK与PLECS建立电热联合仿真模型,并将某线路实际运行数据带入模型进行仿真分析,并应用雨流算法和Miller叠加定理对IGBT进行寿命预测。同时对比牵引变流器使用不同控制与调制策略时寿命分析结果,这对指导现场应用中的变流器优化设计有重要意义。最后利用键合线老化分析的结果,对牵引变流器IGBT模块进行考虑键合线老化影响的寿命评估,这会使评估寿命更加接近实际值。