随着新能源技术的发展和进步,功率器件作为功率变流装置的核心部件,在能源、冶金、交通、新材料等行业的应用范围快速扩大,需求量急速提高。绝缘栅双极型晶体管（IGBT）由于驱动电路简单,电压电流等级高等优点,是功率变流器的核心器件。而由于IGBT模块在使用过程中会疲劳老化,当老化累计到一定程度时,器件会老化失效,导致系统不稳定。因此,为了提高系统稳定性,需要研究功率器件的失效机理,评估器件当前所在的健康水平,及时对失效情况做出预警。健康状态评估是主动提高功率半导体器件可靠性的有效手段,而目前关于IGBT功率模块的健康状态评估的研究还存在着失效数据不足和只能进行失效判断无法进行状态判断等问题。因此,本文以常用的键合线焊接式IGBT功率模块为研究对象,研究其失效模式与老化特征量之间的表征关系、脉冲功率加速老化实验方法和健康状态分类评估方法,以期为IGBT功率模块的可靠性研究提供一些可行的方法和理论支撑。论文的主要工作如下:论文通过对失效的IGBT模块理化性状的研究,总结其失效的基本机理,分析和筛选IGBT模块的老化特征量。首先基于IGBT模块的封装结构,分析模块的老化失效机理以及两种老化失效模式;然后根据两种失效模式选取了相应的老化特征量并分析特征量和模块老化失效的关系,其中键合线老化失效可主要由饱和压降和短路电流进行表征,焊料层失效可主要由稳态热阻进行表征。论文搭建了IGBT模块的脉冲功率加速老化实验平台,在老化过程中监测老化特征量变化情况,并结合器件失效现象对老化数据进行了分析。论文设计了基于H桥逆变拓扑结构的老化主电路和驱动电路,并制定了老化控制策略,同时针对饱和压降和热阻两个老化特征量,设计了相应的测量电路,合理构建实验平台,通过实验平台对IGBT模块进行加速老化实验,在实验过程中对其老化特征量进行自动实时测量,同时对测量数据进行收集存储;老化实验结果表明,饱和压降在老化前中期缓慢上升,后期出现跳变上升现象;结壳热阻最大上升了15%。论文提出了一种基于聚类分类算法的IGBT模块健康状态分类评估模型。选取两种老化特征量作为样本输入,经过K-Means算法计算后,得到每个区间的聚类中心,再根据样本点到健康状态中心的距离,可将IGBT模块的健康状态大致划分为健康期,故障预警期和失效期3个健康状态区间。论文分别以剪线模拟老化和脉冲功率加速老化两种方式,采用分类评估的方法,根据实验中收集的数据,对所实验的IGBT模块进行健康评估,其评估结果与实际结果情况一致,验证了所提IGBT模块健康状态分类评估模型的正确性。