水磁同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、运行可靠等特点,在国防、工业、航空、舰船等领域获得了越来越广泛的应用。矢量控制技术的发展可以使永磁同步电机的调速性能接近直流电机的性能指标。矩阵变换器可以使输入/输出电流波形的正弦化,对任意负载输入功率因数为1,没有大体积的直流电容环节,能量双向流动,可实现真正的四象限运行,在交流传动系统中具有良好的应用前景。采用矩阵变换器供电实现永磁同步电机的矢量控制是交流传动系统的一种优化组合,已引起国内外学者的关注。本文从矩阵变换器的拓扑结构出发,对矩阵变换器空间矢量脉宽调制方法进行了理论推导,然后对永磁同步电机矢量控制的基本原理进行了分析,提出了一种基于定子磁场定向的内埋式永磁同步电机单位功率因数控制策略,保证了电机定子电压矢量和定子电流矢量相位相同,电机按照单位功率因数运行。并将其与矩阵变换器相结合,构成了基于矩阵变换器的永磁同步电机调速系统,在发挥永磁同步电机矢量控制系统本身所具有的良好传动性能的基础上,进一步实现了电机的四象限运行,达到了高效与节能的目的。本文利用Matlab/Simulink仿真软件分别搭建了矩阵变换器仿真模型和基于矩阵变换器的永磁同步电机单位功率因数控制系统仿真模型,对矩阵变换器的输入输出性能和基于矩阵变换器的永磁同步电机单位功率因数控制系统的动态性能、四象限运行特性和能量回馈过程进行了分析验证。最后以DSP和FPGA为控制单元,对基于矩阵变换器的永磁同步电机调速系统的控制方案进行了设计。