随着电力电子器件的发展，基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的电压源型变换器在柔性直流输电系统中得以广泛采用。IGBT作为其中核心的功率半导体器件，其安全可靠的工作与整个系统的正常运行密切相关，因此其驱动电路的设计至关重要。除此之外，IGBT受限于自身的耐压水平，不能直接满足系统的高电压需求，这使得IGBT的串联非常具备研究价值。
　　本文首先对IGBT的开关特性进行了分析，并重点关注了其开通过程中的电流过冲以及关断过程中的电压过冲现象。相比于传统栅极驱动电路，采用主动栅极驱动电路可有效抑制电流电压过冲，但其固定的过冲抑制能力会在负载电流小或直流母线电压低的情况下造成不必要的额外开关损耗。为了进一步优化IGBT的开关性能，本文提出了一种自适应主动栅极驱动电路，特别适用于负载电流随时间变化或直流母线电压变化的场合。无需依赖高速模数和数模转换电路，该驱动基于状态反馈电路将负载电流和直流母线电压转换为时间量得以间接检测，然后在特定电压或电流上升阶段自适应地在线选择最佳栅极电阻增量，从而最优化抑制电流电压过冲。通过这种方式，在保证将过冲峰值抑制在IGBT安全工作区内的同时，使得IGBT的开关损耗最小化，因此实现了电流电压过冲和开关损耗之间更好的折衷，并通过实验验证了其可行性。
　　进一步的，本文分析了串联IGBT开关过程中的电压不均衡现象，提出了一种数字式主动均压电路。通过将各IGBT的栅射极电压与预先设定的阈值电压进行比较，得到离散的数字电平作为反馈，然后直接以数字信号控制电流源的脉冲宽度来对各相应IGBT的栅极驱动回路做出合理且准确的补偿，进而实现串联IGBT的电压均衡。该均压电路采用即插式结构，可直接与成熟的商用IGBT驱动电路配合使用。其中额外的电流源仅提供很小的功率以微调驱动回路，而不影响商用驱动电路提供的功能；该均压控制方案易于在现场可编程门阵列(FPGA)中实现，且对母线电压变化具有良好的鲁棒性。在该电路作用下，IGBT串联电压不均衡在第一个开关周期内即得以大大减小，并通过逐周控制的作用在几个周期后基本上得以消除。最后，实验结果验证了该电路的有效性。
　　得益于宽禁带器件的发展和制造工艺的进步，新型的碳化硅IGBT相比于传统的硅IGBT具有更高的耐压等级、更快的开关速度等优势。因此，本文对碳化硅IGBT亦做出了相关研究，针对其串联，提出了一种结合限制缓冲电路的单驱动串联均压电路。由于碳化硅IGBT和碳化硅金属-氧化层-半导体-场效晶体管(MOSFET)在开关速度等方面具有相似的特性，本文基于碳化硅MOSFET进行了设计和验证。该电路仅需一个标准驱动电路和简单的耦合电路来驱动两个串联的碳化硅MOSFET，并采用限制缓冲电路大大减小开关过程的电压不均衡，从而具备成本低、结构简单、可靠性强的优势。在LTspice仿真中，随着负载电流的增加，该电路均表现出良好的电压均衡效果。此外，串联支路在稳态过程中处于可靠的通态或断态。最后，实验结果进一步验证了所提出的单驱动串联均压电路的良好性能。