随着国家“双碳”目标的推进,中高压电力电子变换器的研究方兴未艾。囿于单个功率器件的电压等级,功率器件串联是满足中高压应用需求的有效手段之一。然而功率器件在串联使用时面临着电压不均衡问题,特别是关断过程中的动态不均压和短路下的不均压问题尤为突出。在串联均压方案中,驱动延时均压控制具有不增加开关损耗、便于闭环控制等突出优势,可直接用于实现单极性器件金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）和双极性器件绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）等压控型器件的串联均压,值得被深入研究和推广。通常需要对驱动延时进行闭环控制,采样当前开关周期的不均压情况作为延时闭环控制器的反馈信息,计算得到下一开关周期的驱动延时值。为了实现快速可靠的均压,必定涉及到反馈信息获取、被控对象模型、及闭环控制器设计等方面的工作。然而现有研究对被控对象模型缺乏理论推导,多依赖于实验数据。延时闭环控制器多采用常规的比例积分（Proportional Integral,PI）控制器,无法在模型参数随负载电流大范围变化时均获得优良的均压性能。将驱动延时控制用于实现IGBT串联均压时拖尾电流差异也会导致不均压问题,然而现有研究对拖尾电流差异的影响机理缺乏定量分析,多依靠增加辅助电路来抑制拖尾电流的影响。此外短路下器件串联不均压特性的研究匮乏,有待对短路不均压特性深入研究以更好地实现器件串联下的短路保护。针对上述问题,本文分别以串联MOSFET和串联IGBT为研究对象,就驱动延时均压控制的机理、模型、控制策略、实现方式,以及短路不均压特性及短路保护开展了系统的研究工作,主要成果如下:（1）建立了一种从电荷角度分析MOSFET串联和IGBT串联不均压特性的方法根据器件电压与N漂移区电荷抽取量之间的定量关系,将分析串联不均压问题转换为分析器件内部抽取电荷量不均衡问题,揭示了驱动延时控制实现串联均压的机理。基于电荷守恒推导了MOSFET和IGBT的串联不均压模型,得到了驱动延时和串联器件电压差之间关系随器件电流电压变化的特点,为延时闭环控制器设计奠定了理论基础;分析了双极性器件IGBT的N漂移区电导调制的影响,对IGBT拖尾电流差异的影响进行了定量分析,揭示了延时控制改变拖尾电流影响的机理。这种从电荷角度建立的分析方法可对单、双极性器件的串联不均压特性进行统一分析。（2）提出了一种基于二分搜索的延时闭环控制器,配合改进的电压两次采样方法,分别实现了MOSFET和IGBT在宽负载电流下稳定快速均压针对PI控制器无法兼顾稳定性和快速性的问题,提出基于二分搜索的闭环控制器,实现在宽负载电流下稳定快速的均压。采用二阶Δ-Σ调制器和三阶sinc滤波器对器件电压准确检测,使用现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）的锁相环（Phase-locked Loop,PLL）产生的相移时钟来提高驱动延时的时间分辨率,从而提高了延时控制的均压性能;将均压方案推广到双极性器件IGBT串联时,提出了基于两个采样时刻信息来重构包含拖尾电流差异影响的复合反馈信息的电压检测方案,在不增加缓冲电路来抑制拖尾电流差异影响的情况下便获得了优良的均压性能,充分保留了驱动延时均压控制不牺牲开关速度的优势。（3）揭示了功率器件在串联条件下的短路不均压特性,并基于分立器件设计了去饱和短路保护电路分析了短路条件下串联器件的不均压特性,其中饱和沟道电流和共基极电流增益对短路不均压特性起着决定性作用,分析了器件结温差异和栅压对不均压特性的具体影响,并通过串联碳化硅（Silicon Carbide,Si C）MOSFET和硅（Silicon,Si）IGBT的短路实验验证了分析结果;分析结论对器件串联下短路保护电路设计提供了理论指导,并遵循指导设计了基于分立器件构成的去饱和短路保护电路,实现在1μs内对发生短路故障的串联器件进行可靠的软关断。相关工作弥补了现有研究在串联器件短路不均压特性上的不足。