随着电力电子技术的不断发展,功率绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)越来越广泛应用于电力电子和电力传动领域。然而,单个IGBT器件的耐压水平和功率容量受到了限制,通过IGBT串联运行可以提高其耐压,是实现高压大功率电力电子变换器的一个重要方法。由于IGBT自身参数及外围电路的参数都具有差异,且其开关动态过程短暂,因此串联的各IGBT集电极和发射极两端电压VCE不均衡是一个必须解决的关键问题。首先,本文分析了IGBT的结构和工作原理,并对IGBT串联时电压不均衡的影响因素等问题进行了研究,分析了IGBT自身参数和驱动信号的不同与IGBT电压不均衡之间关系。其次,利用电容和钳位二极管对IGBT串联均压电路进行推演,提出了一种新型二极管钳位IGBT串联均压电路拓扑,对电路工作原理进行了分析,并设计了回收能量的辅助电路。同时在考虑驱动脉冲延时等情况下,分析了电路均压特性。建立了钳位电路中各参数的选择依据。另外,在前文的基础上设计了IGBT串联均压单相逆变器,对其进行了工作模态分析,并将拓扑拓展,设计了IGBT串联均压三相逆变器,并采用空间矢量脉宽调制方法对其进行控制。最后,根据理论研究和分析结果,搭建了IGBT串联均压三相逆变器实验平台,对所提出的二极管钳位IGBT串联均压电路进行了实验研究,实验结果证明,该电路能很好地抑制各IGBT两端电压VCE的不均衡,同时能有效限制住VCE,防止IGBT过压,证明了这一均压方法的有效性。