近年来,随着煤炭、石油等化石能源危机的加剧,风能、太阳能等清洁能源逐渐受到人们的青睐。清洁能源的开发与利用不仅优化了能源供应结构,还促进了电力电子技术的发展。双向DC-DC变换器是电力电子技术的重要组成部分,能够根据实际需要改变功率传输方向,功能上相当于两个单向DC-DC变换器,故在电能质量调节、新能源的发电等领域具有广阔的应用前景。但是传统双向DC-DC变换器所具有的升压能力小、功率开关损耗大、效率低等缺点严重限制其实际应用范围。为了满足工业发展需求,需要对双向DC-DC变换器进行深入研究。针对传统双向DC-DC变换器的不足,本文提出将改进型quasi-Z源应用到双向DC-DC变换器。首先,分析其正反方向工作原理并推导出其输入输出电压关系式,与传统DC-DC变换器进行升压能力、电容电压应力的比较;其次,进行电感、电容、功率开关IGBT等元器件的参数设计,并且介绍了 PWM控制技术;然后,通过Matlab仿真与样机实验验证了理论分析的正确性;最后,将本文研究的改进型双向quasi-Z源DC-DC变换器应用到井下蓄电池机车不间断供电系统中,分析了其具体工作过程,体现了其在工业中的应用价值。本文研究的改进型双向quasi-Z源DC-DC变换器电路结构不仅能够调节能量的传递方向,且在任一工作方向均能实现电压的升降功能;其在保留传统双向DC-DC变换器优点的基础上,提高了升压能力、缩短了开关管导通时间,进而延长了开关器件的使用寿命、扩大了实际应用范围。