随着高速电机驱动技术的不断发展,高速电机对逆变器高频化的需求也不断增强。传统的硅基开关器件受限于自身材料特性,难以满足高速电机驱动系统的需求。氮化镓（Gallium Nitride,GaN）高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor,HEMT）作为一种第三代半导体开关器件,相比硅基开关器件拥有更高的开关频率、更低的开关损耗和更小的寄生参数,在高速电机驱动系统中有着较好的应用前景。然而,GaN HEMT的应用也给高速电机驱动技术带来了新的挑战。首先,由于GaN HEMT的栅极特性与Si MOSFET有所不同,需要研究专门的栅极驱动。其次,GaN HEMT相比硅基器件大大提高了逆变器的开关速度,因而GaN基电机逆变器所产生的高频干扰,也比硅基逆变器更为严重,也更有可能威胁电机驱动系统的可靠运行。因此,需要研究相应的高频干扰抑制策略。通常的做法是在逆变器与电机之间级联LC滤波器。然而,滤波器的引入使得电机驱动系统的拓扑更复杂,对电机控制算法的稳定性提出了更高的要求。因此,本文以基于GaN HEMT的高速永磁同步电机（High-Speed Permanent Magnet Synchronous Machine,HPMSM）驱动系统为对象,针对GaN HEMT的栅极驱动、逆变器输出的高频干扰抑制以及高速电机驱动系统稳定性问题这三个主要挑战展开研究。首先,比较了P型栅GaN HEMT与Si MOSFET在栅极特性上的异同,研究了基于RC网络的栅极驱动电路的工作原理,针对基于RC网络的栅极驱动电路关断负压维持时间过长的问题,研究了差分栅极驱动电路的工作原理,设计并搭建了一台基于GaN HEMT的高频逆变器样机,实验验证了差分栅极驱动电路可以减小关断负压的维持时间。其次,针对GaN HEMT高频逆变器所产生的高频干扰,研究了一种中性点非隔离型LC正弦滤波器,实验结果表明该滤波器可以有效抑制逆变器所产生的开关谐波、差模及共模dv/dt。在此基础上,针对含中性点非隔离型LC正弦滤波器的HPMSM驱动系统进行数学建模。针对系统所含状态量较多的情况,推导了系统的连续域状态空间模型,并针对实际控制系统存在的一拍延迟,进一步推导了包含延时环节的离散域扩展状态空间模型。最后,针对引入上述滤波器后复杂化的HPMSM驱动系统,分析了威胁系统稳定运行的两个关键问题。一是针对LC电路与电机绕组电感相互作用、容易引发电流谐振失稳的问题,研究了一种基于极点配置的状态反馈抑制策略,可以在保持电流环高带宽的同时有效抑制谐振,保证电机驱动系统的稳定运行。二是针对实际电机驱动产品为控制成本、通常会采用缺相电流采样方式的情况,以包含上述中性点非隔离型滤波器的电机驱动系统为例,研究了其在逆变器侧采用缺相电流采样方式时,定子电流会出现共模谐波的问题,分析了该谐波的产生机理,研究了基于二阶陷波器的电流谐波抑制策略,实验结果表明该策略可以有效抑制共模谐波。