随着近年来半导体工业的飞速发展，电子设备的价格与功耗不断降低，无线传感器网络及可穿戴式健康检测设备得以被广泛应用，但这些微型电子设备的电池续航能力在实际应用中并不理想。压电振动能量收集技术能够将周围环境中广泛存在的振动能量捕获、集中并转换为可利用的电能，其收集装置结构简单，能量密度高，易于实现结构上的微型化、集成化等特点成为了近年来一大研究热点。　　目前，压电能量收集技术遇到的最大障碍之一在于机电转换效率较低，实际平均输出功率仍难以满足微型无线传感器传感与无线传输的全天候连续工作，因此通过分析研究振动特性，建立合理的等效模型，设计相应的接口电路以最大化机电转换效率，成为了该领域主要研究方向之一。本研究从机电等效阻抗模型的全新角度出发，系统分析压电能量收集系统中的机电耦合与相互作用，基于同步多次电压翻转电路模型与最优电压翻转策略，提出一种新型的压电能量收集接口电路P-S3BF（并联型同步电压三次翻转），进一步降低电路在交流-直流变换过程中的能量损耗，提高机电等效阻抗的匹配程度，从而在相同外部机械激励下等效地提高机电转换效率与平均输出功率。文章具体分析了P-S3BF提出的理论依据、基本工作原理、设计要点、电压建立过程的瞬态响应、最优电压翻转的自适应原理、机电系统等效阻抗建模与匹配等重要方面，综合分析了该电路的各项特性。　　理论与实验同时表明，在单自由度悬臂梁压电能量收集装置谐振频点上施加恒位移正弦激励下，P-S3BF能量收集功率相对于目前主流接口电路P-SSHI（并联型同步开关电感能量收集电路）提高了24.5％，而相对于传统桥式整流电路更是提高了287.6％，具有相当的实用意义。文中所用的SMBF电路模型与机电等效阻抗两者相结合的分析方法更为未来压电能量接口电路的分析与设计提供了全新的思路。