高压直流(HVDC)输配电系统是解决可再生能源大规模接入的重要途径,而高压直流断路器已成为直流电网发展的瓶颈问题。传统的机械式断路器在断开负载时开断时间长,易产生电弧,寿命短,难以满足HVDC系统的速动性和可控性要求。本文介绍了基于半导体器件串并联的固态高压直流断路器和混合式高压直流断路器断路器,对固态断路器中的关键部件——高压固态开关进行深入研究。高压固态开关的技术难点在于如何实现串并联器件的高低压隔离、同步驱动、串联均压、并联均流以及降低驱动功耗和通态损耗。本文选用SiC MOSFET作为串并联功率器件,深入分析其工作特性和寄生参数对开关过程的影响,研究了影响并联器件均流效果的因素及相应改善措施。采用磁耦合方式实现对SiC MOSFET的隔离同步驱动,提出一种高频载波式隔离驱动策略,设计了相应的门极隔离缓冲电路、高频载波信号产生电路、信号调理电路和全桥式功率驱动电路,实现了脉冲变压器隔离方式下低频PWM信号的传输以及高低控制电平的直流传输。深入分析串联SiC MOSFET不均压原因,提出一种适用于SiC MOSFET的改进型动态有源门极箝位网络。研制了由9个SiC MOSFET组成3串3并结构的高压固态开关样机,通过Saber软件仿真分析和实验验证,低频下控制信号占空比0~100%可调,样机均压一致性良好,在控制频率为1 Hz时其驱动功耗仅为0.1 W,设计方案具备可行性和实用性。