本课题基于国家重点研发计划项目“工业流程用高效电机系统”,针对新型宽禁带半导体器件变流系统特性及应用技术进行研究。随着电机转速的不断提高,电机功率的不断增大,电机系统对电力电子器件的要求日益增高。目前PWM变流系统通常使用硅基电力电子器件,通常具有低开关频率和高开关损耗的特点,会导致大转矩脉动、长死区时间、大电压谐波、低系统效率等一系列问题。这些问题制约了电机系统在电压应力、开关频率、功率密度以及效率等方面的进一步优化,所以电机系统需要电气性能更好的新型电力电子器件。由于新型宽禁带半导体材料（SiC、GaN等）出色的物理、材料特性,为解决上述问题提供了可能,基于新型宽禁带半导体器件变流系统特性及应用技术研究已成为学科领域的热点课题,具有重要的理论意义和现实意义。本文首先介绍了四代电力电子器件的发展史,然后进行了常用电力电子材料特性对比分析,量化指出了第四代宽禁带半导体器件材料的性能优势,分析了宽禁带半导体器件和宽禁带半导体器件变流系统的国内外研究状况。本文以新型宽禁带半导体器件碳化硅MOSFET为研究对象,详细比较了碳化硅MOSFET模块与IGBT模块的性能。与IGBT相比,碳化硅MOSFET具有开关频率高、开关速度快、开关损耗小的优势。本课题开发了一套50k VA新型宽禁带半导体器件高效率、高功率密度变流系统,为减小换流系统的体积,本文对变流系统的层叠母排进行了优化设计。为了增强变流系统的散热能力,对散热冷却系统进行优化设计,并对整个换流系统的结构优化设计以减小体积,最终使得换流系统的功率密度更高。本文基于超稳定性设计原理设计了经典模型参考自适应系统。为改善高效电机系统的性能,加快控制系统响应速度,使电机系统遭受负载扰动时抵抗力更强,本文设计了小脑神经网络优化的模型参考自适应电机控制系统,并进行了仿真验证。本文将高功率密度新型功率器件变流系统与小脑神经网络优化的模型参考自适应电机控制系统结合搭建了高效电机系统实验平台进行实验,并对系统性能进行评价。仿真结果与实验结果表明,本课题设计的高效电机系统在系统稳定性、抗负载扰动性能和鲁棒性方面表现较好,满足电机系统动态性能的需求,具有重要的理论价值和工程实际意义。