随着电力电子技术的发展,功率器件在电动汽车等新能源领域获得了更加广泛的应用,其可靠性问题也引起了更多的重视。影响功率器件可靠性的因素有机械应力、电气应力和热应力等等。受到实际工况中各种应力的冲击,IGBT在使用过程中不可避免地存在老化疲劳现象,疲劳损伤累积到一定程度就会导致器件失效。因此需要尽可能地减小器件在使用过程中受到的电气应力和热应力,以延缓老化速度,改善使用寿命。对此,本文提出了基于主动栅极控制的开关轨迹调节和结温控制技术。研究的主要内容包括:栅极驱动器是功率电路和控制电路的重要接口,直接影响器件的开关行为。通过分析栅极驱动电流影响开关轨迹的作用机理,设计了一种调节栅极电流的主动栅极驱动电路。设计的主动栅极驱动电路在提高器件可靠性上可以有两方面的应用,一方面用于调节开关轨迹,减小电流、电压的过冲和振荡,降低器件受到的电气应力;另一方面,通过改变开关轨迹调节开关损耗,用于结温管理,降低热应力,延缓器件的老化。提出了栅极电流分级调节和整体调节的方案来实现以上应用。器件的寿命与运行结温息息相关,结温信息的采集是结温管理的基础。针对功率模块结温不便直接测量的难题,采用提取关断时寄生电感感应电压峰值的方法间接获取结温信息,改进了结温曲线校准的算法,并通过双脉冲实验进行验证。接着建立温度依赖的与栅极电流相关的损耗模型,用于电热耦合仿真计算结温工况。通过分析开关损耗占比估算栅极控制技术的结温调节能力,为结温控制设定给定值提供参考。基于对Lesit寿命模型的分析,研究了结温摆幅和平均结温对寿命的影响,提出了指导结温控制策略制定的寿命改善因子和温变操作域,确保结温控制起到改善寿命的作用。给出了一种同时降低结温波动和平均结温的保守结温控制策略。最后,在simulink中搭建变流器工况测试平台,设计功率电路闭环控制系统复现结温工况,验证所提出的栅极电流调节控制结温的可行性。为了降低基频结温波动、提高结温控制的响应速度,提出利用负载电流反馈比较的方法来控制输出损耗,进而控制结温的方法。为验证该方法在复杂工况下的寿命改善效果,建立电动汽车电机驱动系统模型,仿真汽车变流器在UDDS工况下的控制前后的结温。使用雨流计数法统计工况的热应力分布,并借助Miner线性累积损伤理论对所提出的结温控制方法改善寿命的效果进行评估。