矩阵变换器作为一种功率变换器,可实现整流,逆变,交交变换等重要功能。高频链矩阵变换器相对于传统矩阵变换器而言,由于引入高频链,使其具有高频运行、电气隔离、可靠性强等优点。而实际电网常伴有不平衡工况发生,对于三相高频链矩阵变换器来说,在没有增加额外控制策略情况下,其自身稳定性和可靠性大大降低,但是针对不平衡工况增加额外控制策略则会使得控制方案复杂,增加计算量。因此为解决上述问题,本文提出一种三相四桥臂高频链矩阵变换器（Three-Phase Four-Leg High Frequency Link Matrix Converter,3P4L-HFLMC）,可实现对实际平衡与不平衡电网的通用性,并使其输出直流、高频方波以及正弦波多种模式的电压,应用范围广泛。本文首先基于所提3P4L-HFLMC拓扑提出了解结耦一体化鞍型波脉宽调制（Integration Saddle Pulse Width Modulation,ISAPWM）策略,对前后级调制进行一体化同步控制,从而实现前后级开关管的同步动作,使其实现整流功能。在电网平衡与不平衡工况下所提拓扑均能够实现网侧电流谐波含量小、网侧较高功率因数、较高电压利用率、输出无纹波且恒定的直流电压。其次,基于所提3P4L-HFLMC拓扑的特点,提出了两种可输出交流电压的调制策略,其一是前级电压型SAPWM与后级电流型整体式混合脉宽调制（Integral Hybrid Pulse Width Modulation,IHPWM）的同步型解结耦调制策略;其二是前级电压型SAPWM与后级电流型整体式单极性脉宽调制（Integral Unipolar Pulse Width Modulation,IUPWM）的同步型解结耦调制策略。并分别对两种调制策略进行同步控制,从而实现前后级开关管的同步动作,使得变换器输出稳定的高频方波以及任意相位的正弦电压。同时,针对可输出正弦电压的解结耦调制策略存在的过电压应力问题,对其进行“一体化”策略改进。最后在电网平衡与不平衡工况下对两种调制策略进行仿真验证。再次,针对并网系统多存在不理想电网的问题,本文提出一种无级联二阶广义积分器（Second Order Generalized Integrator,SOGI）仅采用2倍频正弦幅值积分器（Double Fundamental Frequency Sinusoidal Amplitude Integrator,DFF-SAI）的2倍频锁相（Double Fundamental Frequency PLL,DFF-PLL）方法,可实现对电网电压相位的快速跟踪。最后在四种理想与非理想电网工况下对所提方法进行仿真验证,与基于级联型SOGI的DFF-PLL方法相比,结构简单,锁相环响应速度快。然后,基于可输出直流电压的3P4L-HFLMC拓扑,对其建立了平均信号模型与小信号模型,并基于理论模型对变换器进行双闭环控制方案的设计。最后在突增与突减负载工况下对控制方法进行仿真验证。最后,对所提3P4L-HFLMC拓扑的硬件电路及软件系统进行分析与设计,搭建了相应的实验平台。同时基于平台进行实验验证:在四种理想与非理想电网工况下,所提2倍频锁相方法的实验验证;在电网平衡与不平衡工况下,所提可输出直流电压及高频方波的解结耦调制策略的实验验证。实验结果证明所提拓扑、调制及理论分析具备可行性。