矩阵变换器是一种具有新型拓扑结构的功率变换器,直接实现交交变换,与传统的交直交电力变换器相比,具有动态响应快、无需大容量的贮能元件、输入功率因数高、良好的输入电流、输出电压波形,且能量可以双向流动。随着微电子技术和电力电子技术的迅猛发展,矩阵变换器已成为电力变换器中的研究热点。本文首先简要介绍了矩阵变换器的电路组成、数学基础、工作原理。在介绍和比较了矩阵变换器目前常用的Venturini控制法、瞬时双电压法、空间矢量法电压控制方法的基础上,借鉴电流控制电压型变换器的研究成果,将电流控制的概念引入矩阵变换器。介绍了矩阵变换器的滞环电流控制策略,并针对滞环控制时输入电流和输出电压的谐波,提出了采用零矢量补偿的输入电流空间矢量合成输出正弦环宽滞环控制方法。在此基础上又提出了优化零矢量选择和对称调制的策略,减小共模电压的思想。本文对提出的滞环电流控制策略和半自然换流策略进行了仿真研究,建立了矩阵变换器的MATLAB/SIMULINK模型,分析了矩阵变换器在本文所提出的控制策略下的输入输出性能,并对输入LC滤波器进行了设计和仿真。在仿真分析的基础之上,本文搭建了基于DSP和CPLD的矩阵变换器实验平台,双向开关采用共发射极连接方式,利用TMS320LF2407A数字信号处理器来实现矩阵变换器的滞环电流调制策略,采用状态机设计方法在CPLD上实现双向开关的半自然两步换流。实验表明该矩阵变换器的输出相电流的幅值、频率和波形与给定电流相一致,跟踪能力好,动态响应快,电流波形正弦度较好。本文提出的电流型矩阵变换器控制的电流跟踪控制可行。