牵引变流器是电力机车、动车组的关键动力设备,其可靠性直接影响列车的安全运行。绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)是变流器中失效率较高的器件,在传统的维修机制中容易出现过度维修的现象。研究IGBT器件的服役特性,了解其性能退化趋势,有利于制定合理的维修计划,使老化器件能够得到及时更换,同时降低维护成本。本文考虑热应力对器件老化的影响,建立了多物理场耦合仿真模型,旨在对列车指定工况下的IGBT模块工作状态进行分析。功率器件的寿命与其工作状态和环境条件有关。根据牵引传动系统结构及工作原理建立仿真模型,可以将列车的运行工况体现在牵引变流器IGBT模块的状态上,为器件的寿命评估提供条件。在该基础上建立IGBT模块的功率损耗计算方法和热网络模型,利用反映IGBT模块工作状态的电流波形获取IGBT和二极管的功率损耗和结温波动曲线。最后通过有限元方法进行模块的热力耦合分析,以功率器件的发热功率作为模型的载荷,能够得出模块内部相应的温度及应力分布。本文在列车不同的运行条件下,运用上述方法对IGBT模块状态进行了分析,得出了功率器件热应力与列车运行状态的关系,分析了模块的失效机理,并结合寿命预测模型和疲劳损伤理论对IGBT模块的损伤作了评估,初步得出了列车工况对IGBT模块老化的影响。