矩阵式变换器作为一种全新电能变换装置，具有输入功率因数为1，输入电流谐波小，机构紧凑，易于四象限运行等诸多优点，成为未来传动技术的发展趋势。 本文重点研究三相/三相交-交矩阵式变换器及其在电气传动中的应用，主要内容如下。 第一章绪论，阐述了本文选题的背景、目的和意义，并对矩阵式变换器的发展做了综述。 第二章第一节研究了矩阵式变换器的主回路拓扑、双向开关、输入滤波电路、和钳位电路；第二节在矩阵式变换器“虚拟直流环节”思想的基础上，推导出矩阵式变换器与等效交-直-交的对应关系；第三节研究了矩阵式变换器空间矢量调制策略，得出矩阵变换器基于虚拟交-直-交结构的空间矢量调制实质上就是电压型双PWM交-直-交变换器的综合协调控制目标的一体化实现；第四节研究了矩阵式变换器四步换流技术；第五节对基于空间矢量调制的矩阵式变换器进行了仿真研究，验证了矩阵式变换器的特性；第六节对矩阵式变换器与双PWM变换器进行比较研究。 第三章对矩阵式变换器的电压传输比进行了分析研究，给出了传输比受限的物理解释，用空间矢量调制技术验证了物理解释的正确性，并给出了一种提高矩阵变换器电压传输比的方法。 第四章给出了矩阵式变换器电机系统概念及其系统构成，把矩阵变换器与感应电机视为一个整体，建立了基于虚拟直流环节思想的矩阵式变换器电机系统在两相静止坐标系中的动态数学模型，利用Matlab/Similink建立了仿真模型，并对采取空间矢量调制的矩阵式变换器电机系统进行了仿真研究，得出矩阵变换器电机系统是机电一体化、集成化的新型电机控制系统体系结构，可在不明显增大系统成本的前提下，提高系统可靠性和效率，符合机电一体化、集成化这一电气传动发展趋势。 第五章分析了直接转矩控制系统原理，建立了直接转矩控制仿真模型，对直接转矩控制中电压矢量对电磁转矩的影响进行了详细的理论分析，指出当定子磁链幅值和磁通角变化发生矛盾时，电压矢量对电磁转矩的影响与磁通角(定、转子磁链夹角)大小及定子磁链矢量相对其所在扇区的位置均有关，仿真实验证明了理论分析的正确性，最后提出了12扇区磁链圆优化控制思路。 第六章在矩阵式变换器电机系统及直接转矩控制系统的基础上，分析了矩阵式变换器输出电压空间矢量及输入电流空间矢量，建立了矩阵式变换器电机系统直接转矩控制的开关表。仿真结果表明直接转矩控制应用于矩阵式变换器电机系统兼有直接转矩控制的响应速度快，鲁棒性好与矩阵式变换器输入功率因数可调的优点，是实现高性能电机驱动控制系统的一种理想控制策略。 第七章是全文的总结，并对矩阵式变换器的发展作了展望。 本文探讨了矩阵式变换器运行机理，对矩阵式变换器电压传输比做出了物理解释，提出了矩阵式变换器电机系统，对直接转矩控制中电压矢量对电磁转矩的影响进行了详细的理论分析，将直接转矩控制应用于矩阵式变换器电机系统，仿真结果验证了本文的理论分析。