矩阵式变换器是一种新型拓扑结构的功率变换器，采用可以通过正反两方向电流的双向开关构成，输入电流为正弦并且功率因数可调，可以自由调节输出频率，实现能量的双向传递。由于具有以上特性，其对电网的无功和谐波污染得到了降低，是一种绿色电力变换装置。矩阵式变换器从概念提出发展到今天已经三十余年，在调制策略、换流策略、器件开发等关键技术上都有很大的进步。在实际应用中，由于矩阵式变换器还没有实现安全快速换流，电压传输比受控制策略的限制最大仅能达到0.866，限制了其在交流电机调速中的应用。因此，运用适当的调制算法来提高矩阵式变换器的电压传输比，寻找合适的安全换流策略的研究也成为了矩阵式变换器研究领域的热点。本文以直接式三相-三相矩阵式变换器为研究对象，研究了它的电路拓扑结构和基本工作原理，针对其存在的电压传输比低、安全换流等问题进行了分析研究，在研究的基础上提出了改进策略。首先对矩阵式变换器的控制策略进行了研究，重点分析了目前最常用的矩阵式变换器的空间矢量调制策略。运用数学分析的方法分析了矩阵式变换器的等效交-直-交结构，然后分别用空间矢量调制策略对等效整流器和逆变器进行数学建模分析，合成得到矩阵式变换器的空间矢量调制策略，总结出基于空间矢量调制策略的开关组合函数。通过建立Matlab/Simulink仿真模型对采用空间矢量调制策略的矩阵式变换器进行了仿真研究，分析了矩阵式变换器在空间矢量调制策略下的输入输出性能，对矩阵式变换器理论的正确性进行了验证。在此基础上，研究了矩阵式变换器的过调制控制策略，通过过调制策略可将矩阵式变换器的电压传输比提高到0.996；运用Matlab/Simulink仿真软件，对采用过调制策略的矩阵式变换器的电压传输比和输出特性进行了仿真验证。接着针对传统四步换流策略中换流时间过长的问题进行了研究，根据不同电流大小情况下IGBT的关断时间，采用变步长四步换流策略，将换流时间间隔tc设为2500ns，大幅减小了换流时间，改善了因换流时间过长引起的波形畸变。通过仿真验证了新策略的正确性和有效性。