矩阵变换器(Matrix Converter)是一种新型AC-AC变换装置,具有正弦输入输出波形、输出电压幅值和频率任意可调、能量双向流动、对任意负载输入功率为1、无需直流储能元件等优点,弥补了传统交流电力变换装置的不足,是近年来的研究热点。间接空间矢量调制矩阵变换器的电压传输比在线性调制范围内不超过0.866,采用过调制策略可以电压传输比得到提高,但输入输出波形会发生严重的畸变。针对此问题,本文结合“虚拟直流母线”策略,将矩阵变换器等效为“虚拟整流”环节和“虚拟逆变”环节,提出“虚拟不可控整流矩阵变换器”思想：在整流环节采取虚拟不可控整流调制,虚拟逆变环节采用空间矢量调制,使电压传输比在线性范围内提高到0.955,达到过调制的水平。同时避免了过调制带来波形的畸变和复杂计算问题。论文对矩阵变换器的四步换流和二步换流策略的机理进行了分析,对基于负载电流方向检测和基于输入电压大小比较的四步换流策略进行了深入的研究,设计了基于负载电流方向检测的四步换流实现方案,仿真验证该算法的正确性,设计方案及仿真结果在FPGA中得到了实现与验证。设计了基于虚拟不可控整流调制策略的矩阵变换器实验平台,重点设计了主电路、驱动电路、采样电路以及换流控制器。主电路双向开关采用英飞凌的IGBT反并联实现,驱动电路由富士的EXB841来完成,换流单元由ALTERA公司的FPGA构成。整个平台设计达到了设计要求,能够完成矩阵变换器的相关策略的实验。通过试验验证了本文提出虚拟不可控整流矩阵变换器的方案的可行性。