矩阵变换器作为一种通用电源变换装置,可以方便实现n相到m相变换。该变换器能够产生可控的正弦输出电压和单位功率因数的输入电流;无中间储能环节、能量可双向传递一次变换、动态响应快;采用不同控制算法,可实现整流、逆变、变频、斩波等功能。本文对矩阵变换器的控制策略和矩阵变换器励磁的变速恒频风力发电系统及其相关技术进行研究,主要内容如下:研究矩阵变换器等效交-直-交变换结构,给出矩阵变换器的双空间矢量调制策略改进方案,解决矢量幅值波动问题、开关损耗问题和谐波抑制等问题。矩阵变换器高频调制下最大电压增益为0.866,受输入相电流正弦品质限制,需根据负载要求进行折衷。从DSP资源运行效率角度研究四步开关换流算法的逻辑实现过程。分析双馈感应发电机转子机械速d-q坐标系、定子同步速m-t坐标系下的数学模型及其定子磁链定向的矢量控制,构建双馈感应发电机有功和无功功率解耦控制的双闭环PI控制方案。给出DSP与CPLD控制相结合的主电路拓扑结构方案和矩阵变换器励磁的风力发电控制系统硬件设计方案,并通过试验进行验证。给出系统主要参数选择的依据和驱动、保护电路的设计思想。研究IGBT开关角的在线计算方法。推导矩阵变换器输出电流的特定消谐模型,应用机械化数学方法—吴方法进行消元计算,并以此为基础实现开关角的在线模拟计算。实现机械化数学方法与电力电子知识及控制论学科的理论交叉,为矩阵变换器在变速恒频风力发电中的实际应用奠定了理论研究基础。为硬件设计节约存储空间,增强矩阵变换器励磁系统的灵活性,通过仿真研究此方法的有效性与合理性。