Z源逆变器是Michigan State University的彭方正教授提出的一种新型具有很大发展潜质的功率变换器拓扑,能够调节直流母线电压,允许电压型逆变器桥臂直通,提高了功率变换器的可靠性。在Z源逆变器的设计过程中,电感电流纹波和电容电压纹波影响了Z源网络电感、电容的参数设计和控制,而输出电流纹波影响了输出波形质量。本文将这三个量统称为纹波,并对此进行了相关研究。从减小Z源网络电感体积的角度而言,一般有两种措施。一种是采用耦合电感及新型拓扑结构;另一种是施加合适的调制策略,减小电流纹波,以达到减小电感的目的。不同的调制方式下产生的电流纹波是不同的,本文给出了Z源网络电感电流纹波计算的基本方法。以典型的直通矢量平均分配的六段式和四段式SVPWM调制策略为研究对象,给出了SVPWM调制下电感电流纹波的一般计算公式。发现SVM控制的电感电流纹波不恒定,它随着电压矢量相位的变化而变化,并在某些角度处取得最大值。相对于SVM6,SVM4策略下产生的最大电感纹波更小,更有利于减小电感体积。一般认为,Z源网络电感取值很大的时候,电容的电压纹波与电感值无关。电容在直通状态时放电,在非直通状态时充电。但是,当电感取值较小的时候,电容的电压纹波是与电感值相关的。在这种情况下,电容在非直通状态时存在充、放电两种状态,电容的电压纹波受电感影响。此时如果仍然按照传统的线性化计算方法计算电容电压纹波,误差会很大。为此,本文分析了各种工作状态下的临界电感值。按照临界电感值大小将工作状态分为电感电流完全供能模式,电感电流不完全供能模式,输入侧电流过零模式,输入侧电流不过零模式,电感电流过零模式和电感电流不过零模式。提出了针对小电感情形下电容电压纹波的线性化计算方法,与传统线性化计算方法相比具有更高的精确性。输出电流纹波是逆变器设计和控制需要考虑的重要因素。本文对Z源逆变器输出电流纹波特性进行了研究,分析并推导了SPWM调制和SVPWM调制下Z源逆变器输出电流纹波的表达式。SPWM调制时,Z源逆变器与传统的电压型逆变器输出电流纹波相同;SVPWM调制时,在大部分相角区间中,电压源逆变器所输出的电流纹波更小。相对于母线电压恒定的策略,母线电压可调策略更有利于减小输出电流纹波。Z源网络通过桥臂直通和非直通状态的切换,完成电容电感的充放电控制,从而实现其升压目的。但是也正是由于直通状态的存在,给Z源逆变器缓冲电路的设计带来了挑战。传统C型,RC型,RCD型以及RCD放电阻止型缓冲电路在应用于Z源逆变器时,均会出现不正常的工作状态,它们均不适合应用于Z源逆变器。Z源逆变器使用传统的缓冲电路时,会在直通时刻产生极大损耗,降低了控制器效率。本文提出在缓冲回路中增设开关管的方式解决上述问题,新型缓冲电路有效抑制了电压尖峰,同时提升了系统效率。针对上述纹波问题对Z源网络电感、电容及缓冲电路进行了设计,对主电路开关器件进行了选取。采用电感电流、电容电压双闭环及母线电压可调控制策略,设计了电机驱动实验系统。实验结果表明,系统动稳态特性良好。