矩阵变换器是一种单极交-交功率变换装置,由于无直流储能环节,矩阵变换器的结构更加紧凑、密度较高,但其输出电能质量容易受到电网电压不平衡等扰动的影响,虽然许多改进的调制策略能得到对称、正弦的输出波形,然而根据变换器输入输出功率相等的假设,输入电流会发生畸变。本文从调制策略的角度出发,研究不平衡输入条件下矩阵变换器输入和输出电能质量的改善方案。本文在分析矩阵变换器双电压调制和空间矢量调制策略的基础上,对双电压调制和空间矢量调制策略的一致性进行了分析,通过研究空间矢量调制的扇区划分规律,证明了调制过程中存在类似于双电压调制策略原点开关的现象;建立了空间矢量与三相瞬时值的对应关系,在此基础上,阐明了空间矢量调制中有效状态矢量占空比与双电压调制中有效开关占空比的一致性。在一致性分析的基础上,将基于空间矢量调制策略的输入电流动态调制方法借鉴到双电压调制策略中,得到了两种改进的双电压调制策略。改进方法将输入电流动态调制方法转化为标量形式,并据此给出不同输入电流调制方法的输入电流标量表达式;在此基础上,分析各方法的输入电流质量,讨论电网电压不平衡度和电压传输比对输入电流质量的影响;建立了双电压调制矩阵变换器控制系统的仿真模型,仿真分析结果验证了改进双电压调制策略对输入电流质量的改善效果和输入电流谐波含量随电网电压不平衡度及电压传输比变化的趋势。搭建了10kW矩阵变换器实验平台,对双电压调制矩阵变换器控制系统进行实验研究,实验结果表明在输入电压不平衡的情况下,改进的双电压调制策略能在保证输出电能质量的前提下减小输入电流谐波含量,且控制算法较为简单。