矩阵变换器是一种新型的交-交电力变换器,与传统的变换器相比,它具有如下优点:不需要中间直流储能环节;能量双向流通,可实现四象限运行;具有优良的输入电流波形和输出电压波形;可自由控制的功率因数。因此矩阵变换器已成为电力电子技术研究的热点之一,有着广泛的应用前景,特别是在交流变频调速领域。首先,本文简单阐述了矩阵变换器的工作原理,综合介绍了矩阵变换器的拓扑结构和数学模型,对矩阵变换器的核心器件双向开关的实现问题也进行了讨论,对比介绍了几种控制策略和换流方式,并对各种控制策略和换流方式的特点进行了比较,提出了适合本文研究的控制策略和换流方式。接下来,本文重点分析了基于矢量调制的组合控制策略,即将矩阵变换器的空间矢量脉宽调制和电动机转子磁场矢量控制有机结合的控制方法。通过分析矩阵变换器的等效交-直-交结构与交-交直接变换结构的开关函数关系,推导出了矩阵变换器空间矢量控制策略,在此基础上结合矩阵变换器交流调速系统的特点,将电动机转子磁场定向矢量控制引进来,构成了一套性能优良的组合控制策略,并采用9段载波调制方法计算出PWM脉冲波。然后基于MATLAB/Simulink仿真软件建立了矩阵变换器交流调速系统的仿真模型,仿真结果展示了矩阵变换器的优良特性,也证明了组合控制策略的正确性和可行性,体现了矩阵变换器交流变频调速系统的优良性能。最后,本文设计了以DSP(数字信号处理器)为控制核心的矩阵变换器控制系统的硬件电路,主要包括主电路、DSP及其外围电路、CPLD换流逻辑电路、驱动电路、电压电流采样电路等,配合硬件电路对软件部分也进行了设计,编写并调试了DSP算法程序。本文通过理论分析、数学建模和计算机仿真相结合的方法,对矩阵变换器交流变频调速系统的工作原理、控制策略、换流方式等基本问题进行了探索性的研究,得出了一些有意义的经验和结论,对课题的深入研究具有一定的参考价值。