碳化硅功率器件具有高开关速度的特点,其开关损耗低,开关频率高,对实现电力电子变换器的高效率及高功率密度具有明显优势,迫切希望碳化硅功率器件在电力电子变换器中广泛应用。但是碳化硅功率器件的高开关速度也为其应用带来了一些问题,并且目前对这些问题缺乏深入研究,因此研究碳化硅功率器件高速应用技术具有较大意义。本文针对以下内容进行了研究:依据碳化硅功率器件的开通电流变化率、关断电压变化率与驱动回路中栅极电阻、栅极寄生电感、功率回路寄生电感的关系,推导了栅极电阻、栅极寄生电感、功率回路寄生电感的设计范围,从而指导驱动回路和功率回路设计。为了降低续流二极管和负载电感的寄生电容对开关特性的影响,根据碳化硅功率器件最大关断电压变化率,限制了两种寄生电容的大小。为减少因测试不规范造成对开关特性测试结果的影响,规范测试开关波形时测试点的选择和测试设备的使用。为预测碳化硅功率器件开关行为,提出了一种基于数学建模方法的碳化硅功率器件分析模型。利用数学迭代法进行求解,利用数学公式分段拟合结电容和跨导系数的非线性特性,避免了使用简化条件求解时域表达式和对结电容、跨导系数常量处理等两方面造成预测结果不精准的问题。基于所提出分析模型,得到了碳化硅功率器件沟道电流,用于评估开关损耗。对比了碳化硅功率器件各开关特性对电路中参数的敏感性,为优化电力电子变换器性能提供理论指导。针对非开尔文封装和开尔文封装的碳化硅功率器件串扰问题的形成机理进行分析,得到了栅漏极结电容的位移电流和共源寄生电感上电压为形成串扰问题的主要因素。基于以上分析,提出了一种低栅极关断阻抗驱动电路,该驱动电路先将共源寄生电感与驱动回路解耦,并在关断栅极电阻上并联电容旁路栅漏极结电容的位移电流,该驱动电路结构和控制逻辑简单,易于实现。利用续流二极管及碳化硅功率器件关断过程的端阻抗,分析了关断过电压及振荡的形成机理,指出降低端阻抗或开关速度可达到抑制目的。为将部分寄生电感与功率回路解耦,降低关断过程端阻抗,推导了桥臂并联高频解耦电容的设计原则。为解决高频解耦电容加入后关断电压上低频振荡和高频振荡叠加的问题,推导了高频解耦电容串联阻尼的设计范围。为改进串联阻尼影响电容的解耦效果,提出了一种高频解耦电容并联电容-阻尼支路的方法,并给出了阻尼的设计方法。为避免增大栅极电阻,降低开关速度方法造成开关延时和开关损耗大幅度增加,提出了一种变驱动电压变栅极电阻驱动电路,只在续流二极管和碳化硅功率器件出现关断过电压及振荡阶段降低碳化硅功率器件驱动电压,增大栅极电阻,实现降低开关速度。该驱动电路对关断过电压及振荡可起到抑制作用,但是也会增大开关损耗,需考虑开关损耗的可接受范围。