矩阵变换器是一种新型、绿色的AC-AC功率变换器,与传统的AC-DC-AC的功率变换器件相比其优势是省略了中间储能环节,减少了体积,简化了控制方法。双极型矩阵变换器是矩阵变换器的一种特殊的结构,其将整流级与逆变级分立控制,对控制算法革新和变结构拓展有重要意义。本文针对双极型矩阵变换器提出了先进控制算法并进行了完整的理论推导以及仿真证明。本文从经典的电力电子控制理论方向上分析双极型矩阵变换器的控制算法,通过对双极型矩阵变换器结构的数学模型推导,总结出开关状态与输出电压、输入电流之间的关系,引入了矢量调制的概念,详解空间矢量调制的原理。其次对模型预测控制在双极型矩阵变换器上的控制展开研究,通过对输入端、负载端的数学预测模型推导,引入独具特色的价值函数判定最优开关状态的思想完成双极型矩阵变换器预测控制,并在预测控制中使用输出电流反馈来达到整个系统的闭环控制。在文章中正对预测控制的特性,依托仿真模型设计了硬件系统。针对模型预测控制的开关时间非固定的情况,调制型预测控制可以弥补这样的缺陷。本文中使用调制型预测控制算法控制双极型矩阵变换器,该算法综合了预测控制与空间矢量调制的特点,并在文中提出用调制型预测控制来减少系统中共模电压的峰值,且取得了显著的成果。文章的最后部分是从提高预测控制输出波形质量的方面入手,讨论了无差拍控制矩阵变换器算法。无差拍控制的思想利用预测模型直接计算出最优矢量组,使用矢量调制的原理合成目标矢量。文中也详细展示了电源电流参考值的计算,以及两拍预测值的推导过程。以上所有算法都经过理论与仿真验证。