摘要：间接矩阵变换器作为矩阵式变换器的一种,具有输入电流正弦,输出电压和频率范围广,高功率因数,能量双向流动,不需要传统交-直-交变换器中的直流大电容(电感)等特性。此外,间接矩阵变换器克服了直接矩阵变换器的换流问题,在电机驱动、军用电源、能量变换等应用领域受到越来越多的关注。传统间接矩阵变换器的电压增益最大为0.866,输入侧需要滤波器来减小电流谐波,抗干扰能力较差,易受电网波动的影响,这些缺陷都制约了矩阵变换器的工业应用。Z源的概念为提高矩阵变换器的电压传输比和抗干扰能力提供了思路。本文将quasi-Z源网络与间接矩阵变换器相结合,提出了一体化LC滤波器和quasi-Z源的间接矩阵变换器,该拓扑具有高电压增益、全硅化、不需要额外的输入滤波器等优点。首先,分析新拓扑的工作原理和升压特性。建立quasi-Z源网络的小信号模型,分析电容、电感、电容等效串联电阻、电感杂散电阻和直通占空比对传递函数零极点的影响,得到quasi-Z源网络的二阶LC滤波特性。其次,在整流级中插入直通零矢量,提出quasi-Z源间接矩阵变换器的空间矢量调制策略,并选择合适的开关顺序。第三,分析了影响quasi-Z源间接矩阵变换器共模电压的因素,提出三种改进的调制方法来减小共模电压。第一和第二种方法改变了逆变级的调制策略,第三种方法改变了整流级的调制策略,将三种方法与传统调制方法进行了对比评估,实验证明三种方法都能有效减小quasi-Z源间接矩阵变换器的共模电压。第四,分析了quasi-Z源间接矩阵变换器的电容、电感和开关器件的电压／电流应力、纹波和损耗,同时给出了相关的计算公式和设计方法。第五,将间接磁场定向控制应用在基于quasi-Z源间接矩阵变换器的感应电机调速系统中,仿真结果验证了系统的动态和稳态特性。最后,以DSP和CPLD为主控制器,搭建一体化LC滤波器和quasi-Z源的间接矩阵变换器实验平台,验证了拓扑的基本原理、升压能力、滤波特性、调制方法以及设计思路的可行性和正确性。