随着我国实施“双碳”战略和绿色能源转型,电力电子设备的渗透率不断提高,用电安全形势也出现了新的特征与挑战。一方面,电力电子设备过载能力普遍较弱,线路中具有过电流保护功能的断路器应具备足够快的开断速度。另一方面,线路分布电容使得电力电子设备在高频脉宽调制状态下产生较大的对地漏电流（正常漏电流）,容易引起保护装置误动作。固态断路器技术是解决上述问题的一种有效途径,受到国内外广泛关注。本文主要研究低压固态断路器及其相关保护方法,具体研究内容包括:（1）分析低压固态断路器基本拓扑结构,研究低压固态断路器过电流与剩余电流保护策略。基于电流热累积效应研究过载长延时与短路短延时的软件保护策略;研究基于硬件电路的短路瞬动保护方法。针对电力电子设备可能出现较大幅值正常漏电和较高频率故障漏电,提出一种由磁调制互感器与电磁式互感器组成的交直流剩余电流互感器设计方法,采用有源补偿电路抑制正常漏电对磁调制互感器检测的影响,并通过两种互感器输出信号的线性叠加,实现较大剩余电流测量范围与较宽测量带宽。（2）建立基于固态断路器的短路瞬动保护电路、剩余电流保护电路以及电压钳位电路仿真分析模型。采用电流幅值和电流变化率作为短路故障识别依据,搭建短路瞬动保护功能的电路仿真模型。利用反正切函数拟合铁芯B-H磁化特性曲线,建立磁调制剩余电流互感器仿真模型;同时,利用电磁式剩余电流互感器进行高频交流剩余电流检测并进行有源补偿,减小电力电子设备高频正常漏电对磁调制互感器的影响。此外,对RC电路、RCD电路、TVS二极管、压敏电阻四种钳位电路进行了仿真分析,选取压敏电阻作为固态断路器过电压抑制器件,同时分析了线路电感、压敏电阻阈值电压以及固态断路器动作时间对压敏电阻工作效果的影响,为其选型提供依据。（3）根据理论分析和仿真结果进行了低压固态断路器的软硬件设计和试验验证。硬件设计主要包括电源电路、信号调理电路、交直流剩余电流互感器以及短路瞬动保护电路等,软件设计主要包括过载长延时、短路短延时以及剩余电流保护算法流程等。试验结果表明,过载长延时、短路短延时的动作时间满足相关标准要求,短路瞬动动作时间最短约为16μs。此外,还验证了交直流剩余电流检测电路在1 A电流范围内具有较好的线性度,其最大相对检测误差为8%左右;同时交直流剩余电流互感器的测量带宽达到DC～40 k Hz,能够满足电力电子设备剩余电流保护要求。