矩阵变换器因其结构紧凑和功能上的诸多优点,是一种极具发展潜力的电力电子变换装置,也是近年来的研究热点。尽管现在关于矩阵变换器的研究成果很多,有些已经进入产业化,但其仍然存在一些重要问题未能根本解决,因此限制了矩阵变换器大规模市场化应用的步伐。这些问题主要包括电压增益较低,最大仅为0.866;抗干扰能力较差,中间没有缓冲电路,输出侧电压易受输入侧电压波动的影响。本文将近年来提出的Z源/quasi-Z源电路与矩阵变换器相结合,应用Z源/quasi-Z源电路独有的特性,很好弥补了传统矩阵变换器的缺陷,为矩阵变换器在工业领域的应用提供了理论基础。首先,本文将Z源/quasi-Z源电路与间接矩阵变换器相结合,使Z源/quasi-Z源电路插入到间接矩阵变换器输入侧,提出三种Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器拓扑。详细分析了这三个拓扑电路的升压原理,并对三种拓扑电路的升压能力进行了对比。其次,鉴于Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器整流级直通零矢量的插入会使系统开关次数大幅增加,本文分析不同调制方法对系统开关次数和输入谐波的影响,选择出一种合适的调制策略。同时针对矩阵变换器共模电压高的问题,本文提出两种共模电压抑制方法,使系统的共模电压降低了42%。再次,建立Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器的动态数学模型,得到了系统的传递函数,并分析了系统的非最小相位性。基于零极点法分析了Z源/quasi-Z源电路中电感、电容、电感寄生电阻、电容等效串联电阻以及直通零矢量占空比对系统传递函数极点和右半平面零点的影响。同时,为了增加系统的抗干扰能力,增强系统的鲁棒性,提出通过Z源/quasi-Z源电路电感电流内环和电容电压外环来调节直通零矢量占空比,保证直流母线电压稳定。同时限制电感电流,使系统不会有大的电流冲击,有利于系统的安全运行。再次,给出了拓扑电路的参数设计准则,分析Z源/quasi-Z源电路的无源器件和功率开关器件的应力,并给出各自损耗的计算公式。最后,本文设计并实现了以DSP和CPLD为控制核心的Z源/quasi-Z源间接矩阵变换器实验平台,利用该平台验证本文提出的拓扑结构的可行性和正确性,为进一步的实验研究提供了可靠的实验条件。