双级矩阵变换器具有四象限运行、功率因数可调、无中间直流环节、功率密度高、开关电压应力小等优点，是新一代具有发展潜力的绿色电力电子变换装置。　　 论文概述了矩阵变换器及双级矩阵变换器的研究现状。阐述了双级矩阵变换器整流级的两种典型调制策略的工作原理，即无零矢量调制策略和有零矢量调制策略，解释了整流级与逆变级协调控制的原理。在PSIM仿真环境搭建了使用这两种调制策略的双级矩阵变换器系统模型，进行了仿真研究。通过对整流级无零矢量调制策略进行优化，使得整流级在各区间之间进行切换时开关管状态不变。开关频率有所降低，因而减小了开关损耗，提高了装置效率。通过仿真验证了这种方法的正确性，并且定量地分析了这种调制策略对开关损耗的影响。　　 以TMS320F28335 DSP和FPGA为控制核心、IXYS RB-IGBT为整流级功率器件搭建了一台2.2kW实验样机。设计了控制回路电源电路、驱动回路电源电路、输入滤波电路、直流环节箝位电路、RB-IGBT的驱动电路等硬件电路，详细分析了电压、电流采样电路的原理和参数选取原则，设计了器件保护、驱动保护、过压保护、过流保护、箝位保护等系统保护功能。编写了使用无零矢量调制策略的整流级无功开环控制算法以及逆变级的输出电压开环控制算法。实验结果表明在各种工况下均能较好地实现控制目标，验证了系统设计方案的正确性和有效性。