矩阵变换器取消了传统的交-直-交变换器的直流侧储能环节,具有输入输出性能良好、功率密度高、输出频率范围宽、带电机负载可四象限运行的优点。双级式矩阵变换器由矩阵变换器的拓扑发展而来,利用直流母线实现了整流级调制和逆变级调制的分离,相比于直接式矩阵变换器,具有调制策略简单、无需复杂换流方式、可根据负载需求对逆变级拓扑进行优化的优点。本文基于双级式矩阵变换器的拓扑结构,对其采用不同调制和控制方式下的有源阻尼算法进行研究。本文首先介绍了双级式矩阵变换器的拓扑结构,在此基础上构建双级式矩阵变换器的数学模型,对其开关函数矩阵进行研究,分析其输入输出变量和开关函数矩阵之间的关系。对双空间矢量调制策略的整流级调制、逆变级调制及两级协调控制进行研究。搭建了双级式矩阵变换器的实验样机。双空间矢量调制策略下,双级式矩阵变换器网侧电流谐波含量较大。本文对输入侧滤波器进行数学建模,分析了阻尼电阻和传统有源阻尼算法下,输入侧滤波器的滤波效果。现有的有源阻尼算法,对网侧电流五、七次谐波抑制效果不明显。本文利用准谐振控制器对特定次数谐波的放大特性,检测网侧电流中的五、七次谐波信号,将其反馈到有源阻尼算法中去,实现了对有源阻尼算法的优化,抑制了网侧电流中的五、七次谐波。仿真和实验验证了该算法的有效性。模型预测控制下,双级式矩阵变换器的网侧电流波形畸变严重。本文构建了其预测控制模型,通过价值函数滚动优化选取其开关状态,利用有源阻尼算法对其网侧电流谐波特性进行优化。针对有源阻尼算法无法大幅度改善其网侧电流特性的问题,本文对模型预测控制的机理进行分析,指出每采样周期内整流级单一矢量作用是其网侧电流特性变差的原因。现有的调制模型预测控制方法下,双级式矩阵变换器无法采用有源阻尼抑制网侧电流谐波。本文对调制模型预测控制算法进行改进,通过零矢量和调制度对输入侧电流空间矢量进行微调,基于此将有源阻尼算法应用于调制模型预测中,实现了对网侧电流的优化。仿真和实验验证了改进的模型预测控制及有源阻尼算法的有效性。本文有图46幅,表7个,参考文献71篇。