由于交流传动系统越来越显示出其优越性，已在各个领域得到日益广泛地应用，但量大面广地采用三相整流电路进行AC／DC变换的通用交-直-交变频器仍存在电网侧功率因数偏低、谐波含量偏大的问题。由于直流母线上大容量电解电容的存在，结构也不够紧凑。此外，由于制动时能量不能回馈给电网，因而不能进行四象限运行。这样，研制一种电网侧功率因数高、输入电流谐波小、结构紧凑，可四象限运行的变频器就成为这项技术发展的趋势之一。矩阵式变换器正拥有所有这些特点，虽然它还存在一些有待解决的问题，但并不妨碍它成为当前研究的热点。本文对基于空间矢量调制的三相交-交矩阵式变换器及其用于电气传动系统所面临的问题进行了研究。全文分为两篇，第一篇对三相交-交矩阵式变换器的基本原理、调制过程和有关特性进行了研究；第二篇对其用于传动系统所面临的问题进行了分析和研究，提出了一些解决方案。在绪论中，阐述了本文选题的背景、目的、意义和研究的内容与成果，对矩阵变换器的发展和研究现状进行了综述。 在第一篇中，根据MC的空间矢量调制原理和等效交-直-交变换结构，基于电路器件用仿真的方法首次全面佐证了AC／DC、DC／AC和AC／AC变换的理论分析结论和调制机理。为此先分别对DC／AC和AC／DC变换的空间矢量调制原理进行了分析研究，再组合成AC／AC变换进行合成调制分析，提出MC在感性负载下输入相位差的变化范围为±90°，直流母线电压大2000年上海大学博士学位论文小和极性也发生相应的变化.并进一步指出输人相位差如果超过士30“，会出现在半个周期内能量多次可逆的情况，这对主电路的换流产生不利的影响，从而影响矩阵式变换器的可靠性，因此其最佳变化范围为士300.在此基础上，对三种变换又提出了一种优化调制方法，并深人分析了AC/AC变换的调制过程和相应的组合开关状态之间的转换，提出了使其开关状态之间转换次数最少的两个奇偶性准则，简化了调制过程和降低了开关损耗，解决了MC实现的一个难点.另外，对DC/AC变换，指出了主电路开关信号之间的逻辑关系，提出了两种建立空间矢量调制算法模型的方法，其思路对减小矩阵式变换器控制系统的计算时间和简化控制会有所帮助.同时，用仿真和实验证实了优化调制方法的实用性和可行性. 在第二篇中，首先对MC构成的三相异步电机变频调速系统进行了分析，提出不仅MC的输出电压和频率是可控的，而且其输人相位差也是可控的，这是MC在控制方面与通用变频器的不同之处.然后对MC应用于传动系统所涉及的有关起动、能量回馈、调速以及输人功率因数间题进行了研究，指出了MC在起动方法上与通用变频器的共性，分析了四象限运行情况，提出了在小40Hz范围内输出电压满足恒转矩调速的调制系数补偿方法和输人功率因数与电压传输比之间的近似线性关系，并进一步指出功率因数的最佳变化范围为0.866和1之间，这些研究结果和结论为MC成功地应用于传动系统打下了基础.最后，在综合MC优点基础上，又提出了一种MC的简化实现方案，基于双PwM主电路结构分别用空间矢量调制进行AC心C和OC/AC变换，在理论上可不用直流母线的电容，但实际中可加人用于吸引开关尖峰的小电容，对输人电流或直流母线电压 三相交一交矩阵式变换器及其在电气传动中应用的研究也不需要反馈控制，就可以实现AC/AC变换，有效缓解了MC实用化所面临的电压传输比偏小、双向开关换流和成本偏高的问题，只是适当牺牲了矩阵式变换器的输人电流波形，但功率因数可达到或高于具有直流滤波电感的通用交一直一交变频器，具有较大的实用价值.另外，针对通用变频器的网侧功率因数偏低和谐波含量偏大问题，提出了一种无源功率因数校正方法，达到了较好的结果，具有较大的应用价值，其成果申请了专利，并用于实际工程和产品. 本文的最后为总结与展望，系统地归纳了本文研究成果，并对矩阵式变换器的未来发展和研究方向进行了综述.