矩阵变换器是一种新型的电力电子变换装置,其能够直接实现交流到交流的直接变换,而没有传统的交-直-交电力电子变换装置中的直流储能环节。这种新型的拓扑结构可以提高能量的利用率,在多种场合都有着广阔的应用前景。国内外学者非常看重矩阵变换器结构简单,功率因数调节范围广,有效减少输入电流谐波对电网的污染等优点,对其进行了大量的研究工作。本文首先对矩阵变换器的拓扑结构、控制方法等问题进行了探讨。在众多的矩阵变换器控制策略中,双空间矢量调制控制策略(SVPWM)是目前使用最为成熟,应用效果最好的方法,本文对SVPWM的具体应用进行了研究。同时对矩阵变换器与其等效交-直-交结构的开关管对应关系进行数学推导和理论分析。详细介绍了双空间矢量调制控制策略中一些重要参数的计算过程,例如扇区号判断和扇区角计算,基准矢量作用时间和占空比等,为矩阵变换器的软件仿真和硬件实现打下了基础。同时,针对矩阵变换器现阶段的一些技术难题进行了研究。针对矩阵变换器的双向开关的组成,不仅分析了传统的IGBT组成方式,也基于后续的硬件平台的搭建研究了如何使用MOSFET构成双向开关,为接下来硬件实验平台的搭建做铺垫。针对安全换流策略中运用最为成熟的半软化四步安全换流策略,详细论述了其开关管工作过程,并对其不足的地方提出了电压四步换流策略作为补充。考虑到电流谐波会对电网造成很大的污染,因此为了降低矩阵变换器的输入电流谐波设计了一种LC滤波器,并针对滤波器引起的网侧电压电流相位差进行分析,设计一种滞环调节方法,调整功率因数使其基本为1。最后,使用MATLAB软件平台搭建了矩阵变换器的软件仿真模型,对双空间矢量控制策略进行验证和结果分析。并且搭建了以STM32和CPLD为控制芯片的硬件实验平台,按模块对矩阵变换器系统的各个组成电路进行设计,并说明工作原理,和器件的选型的依据。在此实验平台上进行了大量的实验研究,证明了双空间矢量调制策略可以正确应用在矩阵变换器。