CN106443400A - 一种igbt模块的电‑热‑老化结温计算模型建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种IGBT模块的电‑热‑老化结温计算模型建立方法，其主要技术特点是：测取不同老化程度时IGBT模块的电热参数、获取三维关系曲面并建立不同老化程度时电热参数数据表；建立IGBT模块的电模型、IGBT模块的热网络模型，并将IGBT模块的电模型计算所得功率损耗以电流源形式通入IGBT模块的热网络模型，并将热网络模型计算的结温实时反馈至电模型，完成IGBT模块的电‑热耦合模型的建立；对IGBT模块进行老化状态评估；进行IGBT模块的结温计算。本发明针对不同的老化进程获取对应的电热参数，并将这些电热参数代入电‑热耦合模型中进行结温计算，即根据模块的老化程度实时动态改变电‑热耦合模型参数，从而实现考虑模块老化程度的结温预测功能。

Description

一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法

技术领域

本发明属于电力电子器件技术领域，尤其是一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法。

背景技术

IGBT功率模块广泛应用于轨道交通、智能电网、电动汽车与新能源等各个领域。IGBT功率模块的结温是功率变流器能否可靠稳定运行的一项很重要的特征参数，结温的波动情况将直接影响到功率变流器的工作性能和可靠性，长期的结温波动会造成器件的老化乃至失效。IGBT的失效主要以与封装相关的失效为主，由于IGBT模块各层材料的热膨胀系数不同，结温波动引起的交变热应力会导致铝键合引线脱落、焊料层开裂和铝金属重构等，从而影响整个系统的稳定性和可靠性。因此研究结温对于IGBT的寿命预测以及分析其失效机理具有非常重要的意义。

目前IGBT的结温获取方法主要有实验测量方法、迭代数值计算方法和仿真分析方法。

实验测量方法主要包括热传感器法、红外探测法和电参数法。热传感器法主要是利用热敏元件如热电阻或热电偶等随温度变化的特性来测量温度；红外探测法是利用红外测温设备来测量IGBT的结温；电参数法主要利用与IGBT结温相关的电学特性来间接测量结温。热传感器法和红外探测法是直接测量方法，操作简单，测量精度较高，但仅适用于对未塑封IGBT结温的测量，其中热传感器法需要将热敏元件直接与IGBT芯片接触，不仅会带来一定接触应力，而且响应速度慢，不能实时测温；红外探测法虽然可以获得整个芯片表面的温度分布及铝键合引线温度的动态变化过程，但测量设备必须为高速红外设备，价格昂贵。电参数法是间接测量方法，适用于已塑封的IGBT的测温，可实现温度的在线测量，但该方法是对IGBT结温的粗略估算，测量精度低。

迭代数值计算方法根据电-热比拟原理建立IGBT模块工作的电路图，然后基于数学理论知识和IGBT工作过程对其结温进行迭代计算，当精度满足要求时停止迭代。对于结温计算精度要求高的场合，迭代数值计算方法需要迭代的次数较多，计算比较复杂，而且该方法为离线计算结温，属于对结温的估算，精度较低。

仿真分析方法主要根据其电特性和传热特性建立电-热耦合模型，能够预测IGBT的瞬态和稳态结温。IGBT模块的结温最大值通常大于其结温均值，在高频、大功率、高温等严苛工况下，IGBT模块很可能因结温最大值超过临界温度而损坏，所以仿真分析方法对IGBT模块的瞬态结温预测能够为提高电力电子系统的可靠度提供技术参考，因而应用较为广泛，但目前IGBT结温仿真分析方法未能考虑模块老化对电热参数产生的影响，这使得电-热耦合模型的结温预测结果不准确。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、精度高且预测结果准确的IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法，包括以下步骤：

步骤1、测取不同老化程度时IGBT模块的电热参数、获取三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)并建立不同老化程度时电热参数数据表，其中，T_j为结温，I_c为集电极电流；

步骤2、建立IGBT模块的电模型、IGBT模块的热网络模型，并将IGBT模块的电模型计算所得功率损耗以电流源形式通入IGBT模块的热网络模型，并将热网络模型计算的结温实时反馈至电模型，从而完成IGBT模块的电-热耦合模型的建立；

步骤3：对IGBT模块进行老化状态评估；

步骤4：进行IGBT模块的结温计算。

所述步骤1测取不同老化程度时IGBT模块的电热参数具体方法为：对IGBT模块进行ΔT_c功率循环加速老化试验，并定义IGBT模块失效标准为其热阻相对于初始值增大20％，当测得的IGBT模块热阻增大20％时停止老化试验；在功率循环加速老化试验进程中，每功率循环100次时测取一次IGBT模块的开通能耗E_on、关断能耗E_off、瞬态热阻抗曲线以及三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)，其中IGBT模块的开通能耗E_on和关断能耗E_off采用IGBT参数测试系统进行测取；瞬态热阻抗采用IGBT模块热阻测试仪进行测取。

所述步骤1获取三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)的具体方法为：将IGBT模块放入恒温箱并以一定间隔值设置恒温箱的温度，在不同温度下达到热平衡后，给IGBT模块通以幅值以一定间隔值变化的单脉冲触发电流进行单脉冲测试，测取不同结温和集电极电流下IGBT模块的通态压降并记录，最后基于MATLAB处理测取的结温、集电极电流和通态压降数据，画出V_ce＝f(T_j,I_c)三维关系曲面。

所述步骤1建立不同老化程度时电热参数数据表的方法为：通过对IGBT模块不同老化程度时的瞬态热阻抗曲线进行拟合得出其热阻、热容参数，然后将不同老化程度时IGBT模块的开通能耗E_on、关断能耗E_off、热阻、热容以及三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)存储在不同老化程度时电热参数数据表；所述瞬态热阻抗曲线表示为：

式中，Z_th、R_i和C_i分别为IGBT模块的等效热阻抗、热阻和热容；n为拟合阶数，n取4。

所述步骤2中IGBT模块的电模型建立方法为：

将开关周期内IGBT模块的平均通态损耗P_c设为：

P_c＝V_ce·i_c·δ(t)

式中，V_ce为IGBT模块的通态压降；i_c为IGBT模块的集电极电流；δ(t)为IGBT模块的占空比；

对IGBT模块的输出特性曲线进行近似线性拟合，V_ce近似表示为：

V_ce＝V_ceo+i_c·r_ce

式中，V_ceo为IGBT模块的阈值压降；r_ce为IGBT模块的导通电阻；

V_ceo与r_ce均随温度呈线性变化趋势，分别近似表示为：

式中，V_{ceo_298.15K}和r_{ce_298.15K}分别为298.15K时IGBT模块的阈值压降和导通电阻；T_j为IGBT模块的结温；分别为温度-阈值压降和温度-导通电阻线性拟合曲线的斜率；

将开关周期内IGBT模块的平均通态损耗P_c设为：

一个开关周期内IGBT模块的平均开通损耗P_on与平均关断损耗P_off表示为：

其中，E_on与E_off分别为IGBT模块测试条件下的开通能耗与关断能耗，通过器件技术手册中查表获取；U_dc为IGBT模块直流电压；U_N和I_N分别为IGBT模块开关能耗在测试条件下的直流电压和通态电流，均从IGBT技术手册获取；与分别为IGBT栅极电阻R_g对其开通能耗与关断能耗的影响系数，根据器件技术手册中的E_onE_off-R_g曲线获取；为IGBT开关能耗的温度系数，一般根据经验取值；

IGBT开关周期内平均功率损耗P_I为平均通态损耗P_c、平均开通损耗P_on与平均关断损耗P_off之和，得到IGBT模块的电模型如下：

P_I＝P_{I_c}+P_{I_on}+P_{I_off}

所述步骤2中IGBT模块的热网络模型的建立方法为：对IGBT模块建立四阶RC热网络，将导热脂加散热器作为整体建立一阶RC热网络；IGBT模块的导热脂加散热器的RC参数通过下式获取：

式中，Z_th、R_i和C_i分别为IGBT模块的等效热阻抗、热阻和热容；n为拟合阶数，n取4；

导热脂加散热器的热阻抗曲线通过试验测量获取，具体方法为：给IGBT模块通入恒定电流，IGBT模块将产生恒定功率p，从通入电流开始实时测量IGBT模块的壳温T_c和环境温度T_a，导热脂加散热器的热阻抗Z_th,ca近似表示为：

Z_th,ca＝(T_c-T_a)/p。

所述步骤3对IGBT模块进行老化状态评估的方法为：在结温T_j1与集电极电流I_c1下测取IGBT的饱和压降V_ce1，并根据步骤1得到的不同老化程度时IGBT模块三维标准曲面V_ce＝f(T_j,I_c)，对比得出IGBT模块的老化状态。

所述步骤4进行IGBT模块的结温计算的方法为：根据步骤3得出的IGBT模块老化状态及步骤1建立的不同老化程度时电热参数数据表，获取IGBT模块当前的电热参数，并设置电-热耦合模型的电热参数和工况下的仿真参数，进行实时仿真计算IGBT模块的结温，得出工况下IGBT的结温变化过程。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明在现有IGBT模块的电-热耦合结温计算模型基础上，通过在线测取IGBT的通态压降，基于全新模块通态压降V_ce、结温T_j和集电极电流I_c的三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)评估模块的老化程度，进而根据事先建立的不同老化程度时电热参数数据表得出老化后模块的电热参数，从而完成考虑IGBT模块老化的结温预测。本发明弥补了现有方法的不足，针对不同的老化进程获取对应的电热参数(包括开关能耗、热阻和热容)，并将这些电热参数代入电-热耦合模型中进行结温计算，即根据模块的老化程度实时动态改变电-热耦合模型参数，从而实现考虑模块老化程度的结温预测功能。

2、本发明能够考虑模块当前老化状态，并根据模块老化程度改变电-热耦合模型的参数，即将目前的二维电-热耦合模型改进为考虑模块老化程度的三维电-热-老化结温计算模型，从而可以更加精确的预测老化后IGBT瞬态及稳态结温。

3、本发明能够模拟IGBT实际工况，并根据工作中IGBT的通态压降实时的预测其当前老化状态时的结温波动情况，这便于对IGBT模块进行热管理，增加其使用寿命。

4、本发明能够根据测量的IGBT通态压降得知该器件的老化程度，从而可以进一步对器件的工作寿命做出预测，这一特点对于可靠性要求较高的系统提供了十分有价值的信息。

5、本发明并不局限于功率变流器中IGBT结温的计算，也可以扩展到任何一种系统中IGBT结温的计算。

附图说明

图1是电-热耦合模型的框图；

图2是实施例的三相六桥逆变电路；

图3是实施例中IGBT模块的ΔTc功率循环加速老化试验电路图；

图4是实施例中IGBT模块的单脉冲测试电路示意图；

图5是实施例中IGBT在不同循环次数下的开关能耗示意图；

图6是实施例中IGBT模块在不同循环次数下的瞬态热阻抗示意图；

图7是实施例中IGBT在不同循环次数下的通态压降示意图；

图8是实施例中IGBT模块的热网络模型；

图9是实施例中IGBT的瞬态结温波形；

图10是实施例中IGBT的稳态结温波形；

表1是实施例中IGBT模块的热阻、热容参数。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

图1给出了IGBT模块的电-热耦合模型框图。下面以图2所示的三相六桥逆变电路为例详细介绍电-热-老化结温计算模型的建立过程。IGBT模块选用Macmic公司的MMG75S120B，该模块由完全相同的两部分组成，每部分均由一个IGBT和一个二极管组成，且IGBT和二极管的额定条件为1200V/75A。芯片通过无铅焊膏焊接至DCB基板，且芯片的上部通过铝键合引线与DCB基板相连。

本发明的IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法包括以下步骤：

步骤1、测取不同老化程度时IGBT模块的电热参数、获取三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)并建立不同老化程度时电热参数数据表。

本步骤具体包括以下处理过程：

1、ΔT_c功率循环加速老化试验

图3所示为ΔT_c功率循环加速老化试验电路，该电路由测试IGBT模块、控制开关、电感、二极管、可程控电源和恒流电源等组成，其中测试IGBT模块固定安装在风冷散热器上，并在IGBT芯片正下方的散热器上挖沟槽安装K型热电偶；控制开关S₁由Labview软件控制实现主电路的导通和关断；电感L主要防止主电路电流发生突变，从而保护IGBT模块；二极管D₁的作用是主电路关闭时给电感放电；电源V_G设置为15V以确保IGBT能够完全导通；试验环境温度为25℃。本次老化试验对型号为MMG75S120B的双管半桥型IGBT模块的下管进行加速老化试验，上管的栅极接反向电压保持关断状态。

IGBT模块ΔT_c功率循环加速老化试验过程如下：

(1)将全新IGBT测试模块放入恒温箱，在不同恒温箱温度下给IGBT通入100mA小电流并测量此时IGBT的饱和压降，完成100mA小电流下IGBT的温度标定。

(2)控制开关S₁闭合，设置程控直流电源输出50A电流，栅极电压V_G(15V)驱动IGBT导通，IGBT产生功率损耗从而引起模块结温和壳温的上升，此过程风冷散热器不工作。

(3)当K型热电偶检测到模块壳温达到125℃时断开控制开关S₁，并立即闭合开关S₂，通入100mA小电流测量IGBT的饱和压降，从而计算结温；主电路关断期间风冷散热器工作，加之IGBT由于没有电源支撑而关断，几乎不产生功率损耗，模块结温和壳温迅速下降，直到壳温下降至环境温度25℃时完成一个功率循环，结温波动范围大约为25℃～150℃。

(4)重复步骤(2)、(3)对IGBT进行重复开关直至模块热阻增大20％。此型号IGBT模块在上述老化试验条件下功率循环6000次时热阻增大22.39％，模块失效。

2、测取不同老化程度时IGBT模块的电热参数、获取三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)并建立不同老化程度时电热参数数据表。

每功率循环100次暂停一次老化试验，测取一次IGBT模块的开通能耗E_on，关断能耗E_off，瞬态热阻抗曲线以及三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)，开关能耗(E_on，E_off)采用北京励芯泰思特测试技术有限公司的LX9600分立器件动态参数测试系统测取，测试条件为U_dc＝600V，I_c＝75A，R_g＝10Ω，V_GE＝±15V，T_j＝125℃；热阻和瞬态热阻抗采用西安谊邦电子科技有限公司的YB-6911热阻测试系统测取，该测试系统满足JEDEC51-1标准，测试加热电流为20A，精度为±10mA。

IGBT模块的三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)通过单脉冲测试获取，单脉冲测试电路如图4所示。

IGBT饱和压降受结温和电流的影响，试验测试点需同时考虑结温和电流饱和压降的影响，测试点选取如下：

温度(℃)：25、35、45、55、65、75、85、95、105、115、125。

电流(A)：5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150。

单脉冲测试步骤如下：

(1)将IGBT模块放入恒温箱，并按照温度测取点依次设置恒温箱的温度。

(2)每个温度测取点设置后，待IGBT模块达到热平衡，即认为模块结温和壳温均为恒温箱设置温度，设定可控制流电源控制电路电流依次为电流测取点，并给IGBT通以单脉冲触发电流(为防止大电流引起IGBT的自热效应，设定脉冲宽度为0.001s)，然后测取饱和压降值。

(3)基于MATLAB处理测取数据，画出V_ce＝f(T_j,I_c)三维关系曲面。

测试IGBT模块在不同循环次数时其开关能耗，瞬态热阻抗曲线以及三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)分别如图5-7所示，为使清晰表示各参量在不同循环次数下的值，图5-7均以每功率循环1000次时的测量值绘制。

步骤2：建立IGBT模块的电-热耦合模型

假设逆变器采用双极型SPWM线性调制方式，开关频率为f_sw＝8kHz，调制波频率为f＝50Hz，调制波为U_r＝0.8sin(100πt)，负载为感性，直流端电压U_dc＝600V，输出电流为I＝40A，环境温度T_a＝298.15K。

开关周期内IGBT的平均通态损耗P_c为

逆变器中IGBT占空比为根据测试IGBT模块的技术手册计算得出V_{ceo_298.15K}＝0.9541，r_{ce_298.15K}＝1.565×10^-2，

开关周期内IGBT的平均开通损耗P_on与平均关断损耗P_off为：

IGBT模块的开关能耗测试条件为U_N＝600V，I_N＝75A，R_g＝10Ω，故根据经验

IGBT开关周期内平均功率损耗P_I为

P_I＝P_{I_c}+P_{I_on}+P_{I_off}

建立考虑风冷散热器热阻抗在内的IGBT模块四阶Foster热网络模型如图8所示，导热脂加散热器的热阻R_th,ca为0.0646，热容C_th,ca为88.960。

然后基于上述分析在Matlab/Simulink中搭建三相六桥逆变电路，并建立IGBT模块的电-热耦合模型。

步骤3、对IGBT模块进行老化状态评估

在结温为343.15K，集电极电流为40A的条件下，测得已使用一段时间后的MMG75S120B型IGBT模块的通态压降V_ce为1.692，并根据第一步测取的不同老化程度时IGBT模块三维标准曲面V_ce＝f(T_j,I_c)，对比得出使用后的IGBT模块相当于加速功率循环老化2900次(V_ce为1.695)。

步骤4、设置电热参数进行IGBT模块的结温计算

根据步骤3得出的IGBT模块老化状态及步骤1建立的不同老化程度时电热参数数据表，获取使用后IGBT模块当前的电热参数，其中E_on为4.895，E_off为11.471，热阻、热容参数如表1所示；然后设置电-热耦合模型的电热参数，并对IGBT的结温进行仿真计算，其瞬态结温和稳态结温变化波形分别如图9、10所示。

表1 IGBT模块的热阻、热容

最后说明的是，以上仿真方法仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述仿真方法已经对本发明的模型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、测取不同老化程度时IGBT模块的电热参数、获取三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)并建立不同老化程度时电热参数数据表，其中，T_j为结温，I_c为集电极电流；

步骤2、建立IGBT模块的电模型、IGBT模块的热网络模型，并将IGBT模块的电模型计算所得功率损耗以电流源形式通入IGBT模块的热网络模型，并将热网络模型计算的结温实时反馈至电模型，从而完成IGBT模块的电-热耦合模型的建立；

步骤3：对IGBT模块进行老化状态评估；

步骤4：进行IGBT模块的结温计算。

2.根据权利要求1所述的一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法，其特征在于：所述步骤1测取不同老化程度时IGBT模块的电热参数具体方法为：对IGBT模块进行ΔT_c功率循环加速老化试验，并定义IGBT模块失效标准为其热阻相对于初始值增大20％，当测得的IGBT模块热阻增大20％时停止老化试验；在功率循环加速老化试验进程中，每功率循环100次时测取一次IGBT模块的开通能耗E_on、关断能耗E_off、瞬态热阻抗曲线以及三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)，其中IGBT模块的开通能耗E_on和关断能耗E_off采用IGBT参数测试系统进行测取；瞬态热阻抗采用IGBT模块热阻测试仪进行测取。

3.根据权利要求1所述的一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法，其特征在于：所述步骤1获取三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)的具体方法为：将IGBT模块放入恒温箱并以一定间隔值设置恒温箱的温度，在不同温度下达到热平衡后，给IGBT模块通以幅值以一定间隔值变化的单脉冲触发电流进行单脉冲测试，测取不同结温和集电极电流下IGBT模块的通态压降并记录，最后基于MATLAB处理测取的结温、集电极电流和通态压降数据，画出V_ce＝f(T_j,I_c)三维关系曲面。

4.根据权利要求1所述的一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法，其特征在于：所述步骤1建立不同老化程度时电热参数数据表的方法为：通过对IGBT模块不同老化程度时的瞬态热阻抗曲线进行拟合得出其热阻、热容参数，然后将不同老化程度时IGBT模块的开通能耗E_on、关断能耗E_off、热阻、热容以及三维关系曲面V_ce＝f(T_j,I_c)存储在不同老化程度时电热参数数据表；所述瞬态热阻抗曲线表示为：

$Z_{th}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{R}_i\·(1-e^{-t/R_i\·C_i})$

式中，Z_th、R_i和C_i分别为IGBT模块的等效热阻抗、热阻和热容；n为拟合阶数，n取4。

5.根据权利要求1所述的一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法，其特征在于：所述步骤2中IGBT模块的电模型建立方法为：

将开关周期内IGBT模块的平均通态损耗P_c设为：

P_c＝V_ce·i_c·δ(t)

式中，V_ce为IGBT模块的通态压降；i_c为IGBT模块的集电极电流；δ(t)为IGBT模块的占空比；

对IGBT模块的输出特性曲线进行近似线性拟合，V_ce近似表示为：

V_ce＝V_ceo+i_c·r_ce

式中，V_ceo为IGBT模块的阈值压降；r_ce为IGBT模块的导通电阻；

V_ceo与r_ce均随温度呈线性变化趋势，分别近似表示为：

$V_{ceo}=V_{ceo\_298.15K}+K_{V_{ceo}}(T_j-298.15)$

$r_{ce}=r_{ce\_298.15K}+K_{r_{ce}}(T_j-298.15)$

式中，V_{ceo_298.15K}和r_{ce_298.15K}分别为298.15K时IGBT模块的阈值压降和导通电阻；T_j为IGBT模块的结温；分别为温度-阈值压降和温度-导通电阻线性拟合曲线的斜率；

将开关周期内IGBT模块的平均通态损耗P_c设为：

$P_c=(V_{ceo\_298.15K}+K_{V_{ceo}}(T_j-298.15\left)\right)\·i_c\·\mathrm{\δ}\left(t\right)+(r_{ce\_298.15K}+K_{r_{ceo}}(T_j-298.15\left)\right)\·{i_c}^2\·\mathrm{\δ}\left(t\right)$

一个开关周期内IGBT模块的平均开通损耗P_on与平均关断损耗P_off表示为：

$P_{on}=f_{sw}\·E_{on}\·\frac{U_{dc}\·I_c}{U_N\·I_N}\·K_{R_g\_on}\·K_{T_j}$

$P_{off}=f_{sw}\·E_{off}\·\frac{U_{dc}\·I_c}{U_N\·I_N}\·K_{R_g\_off}\·K_{T_j}$

其中，E_on与E_off分别为IGBT模块测试条件下的开通能耗与关断能耗，通过器件技术手册中查表获取；U_dc为IGBT模块直流电压；U_N和I_N分别为IGBT模块开关能耗在测试条件下的直流电压和通态电流，均从IGBT技术手册获取；与分别为IGBT栅极电阻R_g对其开通能耗与关断能耗的影响系数，根据器件技术手册中的E_onE_off-R_g曲线获取；为IGBT开关能耗的温度系数，一般根据经验取值；

IGBT开关周期内平均功率损耗P_I为平均通态损耗P_c、平均开通损耗P_on与平均关断损耗P_off之和，得到IGBT模块的电模型如下：

P_I＝P_{I_c}+P_{I_on}+P_{I_off}。

6.根据权利要求1所述的一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法，其特征在于：所述步骤2中IGBT模块的热网络模型的建立方法为：对IGBT模块建立四阶RC热网络，将导热脂加散热器作为整体建立一阶RC热网络；IGBT模块的导热脂加散热器的RC参数通过下式获取：

$Z_{th}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{R}_i\·(1-e^{-t/R_i\·C_i})$

式中，Z_th、R_i和C_i分别为IGBT模块的等效热阻抗、热阻和热容；n为拟合阶数，n取4；

导热脂加散热器的热阻抗曲线通过试验测量获取，具体方法为：给IGBT模块通入恒定电流，IGBT模块将产生恒定功率p，从通入电流开始实时测量IGBT模块的壳温T_c和环境温度T_a，导热脂加散热器的热阻抗Z_th,ca近似表示为：

Z_th,ca＝(T_c-T_a)/p。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法，其特征在于：所述步骤3对IGBT模块进行老化状态评估的方法为：在结温T_j1与集电极电流I_c1下测取IGBT的饱和压降V_ce1，并根据步骤1得到的不同老化程度时IGBT模块三维标准曲面V_ce＝f(T_j,I_c)，对比得出IGBT模块的老化状态。

8.根据权利要求1至6任一项所述的一种IGBT模块的电-热-老化结温计算模型建立方法，其特征在于：所述步骤4进行IGBT模块的结温计算的方法为：根据步骤3得出的IGBT模块老化状态及步骤1建立的不同老化程度时电热参数数据表，获取IGBT模块当前的电热参数，并设置电-热耦合模型的电热参数和工况下的仿真参数，进行实时仿真计算IGBT模块的结温，得出工况下IGBT的结温变化过程。