作为功率半导体器件（简称功率器件）的新型热管理手段,主动热控制方法在近年来获得广泛关注。与传统热管理策略不同,主动热控制方法能够利用器件结温的在线估计与控制,主动调节器件损耗,在不改变当前散热结构和冷却方式的前提下,安全提升器件过流能力或者平滑器件结温波动。依据器件损耗影响因素的不同,主动热控制方法可以通过器件的动态限流、开关频率调整或调制策略切换等方式实现。其中,动态限流方式下的主动热控制是提升器件过流能力的核心方法,能够有效挖掘器件潜在电流容量,缓解功率设备过载与器件热安全性之间的矛盾,具有十分重要的理论意义和工程实用价值。然而,当前动态限流式主动热控制方法仍需进一步发展。在实际应用中,该方法面临功率器件结温估计模型不可靠、结温控制参数缺乏优化整定和环境对流随机性被忽略等共性问题,影响了器件过流能力提升的可靠性、准确性和稳定性。为此,本文从上述问题角度出发,以功率MOSFET为对象,以器件热网络模型为核心,结合理论分析和实验验证,在动态限流方式下,开展新型主动热控制方法研究。研究旨在克服现有动态限流式主动热控制方法的不足,提高该方法的工程实用性,并为其他类型的主动热控制方法发展提供参考和借鉴。总体来看,研究可分为以下三个部分:（1）基于非线性结-环境热网络模型的动态限流式主动热控制方法研究。现有动态限流式主动热控制方法大多采用结-壳热网络模型估计器件结温。但当功率器件的壳温传感器意外脱落时,模型估计结果的可靠性难以保障,降低了器件工作的热安全性,影响了器件过流能力提升的可靠性。为此,首先提出了一种用于器件结温估计的非线性结-环境热网络模型。该模型能够描述环境自然对流和辐射换热对器件壳温造成的非线性影响,有效降低了结温估计对壳温传感器的依赖,提高了结温估计的可靠性。随后,为提高结温估计精度,提出了非线性热网络模型参数的辨识方法,构建了辨识所需的目标函数,分析了其函数特性,并采用原对偶内点法获得了辨识参数的全局最优解。最后,在动态限流方式下,提出了基于非线性结-环境热网络模型的主动热控制方法。实验结果表明,所提主动热控制方法能够在器件壳温测量不可靠情况下,有效的实现器件结温估计与控制,进而保障器件过流的可靠性。（2）基于结温PI参数优化的动态限流式主动热控制方法研究。现有动态限流式主动热控制方法大多采用PI策略控制器件结温,但针对其控制参数优化整定的研究较少,难以保障结温控制的动态性能,降低了器件工作的热安全性,也影响了器件过流能力提升的准确性。为此,首先以器件非线性结-环境热网络模型为核心,提出了主动热控制中的结温PI参数优化方法,构造了参数优化的目标函数,并采用遗传算法获得了最优PI参数。随后,依据参数优化结果,以器件工作和环境参数为维度,给出了高维空间下的最优PI参数线性插值方法。最后,在动态限流方式下,提出了基于结温PI参数优化的主动热控制方法。实验结果表明,所提主动热控制方法能够改善器件结温控制的动态性能,保障了器件过流的准确性。（3）随机对流环境中的动态限流式主动热控制方法研究。现有动态限流式主动热控制方法中,功率器件通常被假设在稳定的散热环境下工作。但实际上,功率器件还可能被用于户外运行的功率设备中。此时,功率器件将工作于随机对流散热环境下,其散热器对流热阻也始终存在随机脉动。受此影响,现有主动热控制方法无法令功率器件进入稳定过流状态,这不仅降低了器件过流能力提升的稳定性,也影响了主动热控制的实用性。为此,首先以器件非线性结-环境热网络模型为核心,结合马尔科夫链和小波包变换原理,构建了散热器对流热阻的随机预测模型,获得了随机特性吻合良好的对流热阻预测结果;在此基础上,利用随机规划思想,提出了器件稳态过流能力评估方法,有效估计了器件在随机对流环境中的最大稳态过流值;最后,在动态限流方式下,提出了随机对流环境中的主动热控制方法。实验结果表明,所提主动热控制方法能够在随机变化的对流环境中,依据结温控制器的输出结果,合理的将器件限流值切换至最大稳态过流值,在避免器件过热的同时,保障器件过流能力提升的稳定性。