在中高压功率变换领域,IGBT功率开关器件由于其良好的工作特性被广泛应用。但单个IGBT的电压、电流容量有限,往往不能满足HVDC等高压大功率电力电子设备的应用需求。多个IGBT直接串联工作是实现高压大功率变换的有效途径之一,而串联IGBT之间的动态均压是实现其安全可靠工作的关键,有必要深入研究。首先研究了 IGBT简化解析模型及关键参数提取方法,为串联IGBT均压研究建立了基础。提出了一种综合运用等效电路、载流子特性分布分析和实验观测建立FS-IGBT模型的方法,建立了其关断过程的简化解析模型。将IGBT的关断过程分为五个阶段,着重研究并提出了其中两个复杂阶段的等效模型:阶段III--集-射电压快速建立阶段,器件等效模型为门极电压线性下降;阶段IV--漏极电流快速下降阶段,器件等效模型为一个表征了总基极电荷和载流子寿命的电流源和一个表征了位移电流和载流子重新分布电流的可变电容相并联构成的子电路。所建立的模型,关断过程的每一个阶段均由IGBT电压和电流的显式闭合表达式描述,避免了求解半导体物理模型中的复杂微分方程,大大降低了模型的计算负担。在分析IGBT内部物理结构和工作原理的基础上,实验测试IGBT开通和关断过程,将测试数据分析与半导体物理过程分析相结合,提出了改进的IGBT模型参数提取方法,兼顾了参数提取的准确性和简单实用性。针对串联IGBT关断过程动态均压,提出了改进的异周期控制均压方法及其关键实现技术。新算法基于对IGBT串联工作特性的仿真、实验测试与分析,反映了器件关断时刻差异与关断过程不均压程度的关系规律。采用比例调节与比例-平方调节相结合的两段式调节算法,即在两IGBT关断边沿的时间差较小时,其过压时间与驱动边沿时间差呈比例关系,而两关断边沿的时间差较大其过压时间与驱动边沿时间差值按平方关系迅速增大;将每个IGBT的延时调节量引入其相邻的下一个IGBT的边沿延时(或超前)生成单元,从而递推反映了其上游各IGBT的调节量,进一步优化了均压调节速度。针对串联IGBT开通过程过程动态均压,提出了有源钳位均压电路以及异周期调节均压算法及其实现技术。提出的有源钳位均压电路,自动检测超前开通的IGBT集射极电压,产生的钳位电流对门极进行抽流,降低开通速度,缓减IGBT间的不均压;提出的异周期调节算法,利用时间提取电路检测到表征有源钳位电路工作时间的脉冲信号,提取脉冲信号上升沿延时时间,调节下一开关周期开通边沿,最终通过数个开关周期的调节实现开通过程的完全均压。分别搭建了实验平台,充分验证了上述IGBT简化模型和均压控制方法的正确性和有效性。并且将开通与与关断异周期均压控制结合,实现了 IGBT串联工作的全过程均压。