永磁同步电机具有体积小、重量轻、结构简单、运行可靠、维护保养方便、高效节能等优点,在电气传动领域获得了越来越广泛应用。双级矩阵变换器是矩阵变换器家族中的一员,它具备矩阵变换器输入输出电流波形质量好、输入功率因数可调、能量可以双向流动、不含大体积储能元件、结构紧凑等优点,同时相对于单级矩阵变换器,双级矩阵变换器控制策略、换流策略、箝位电路等更加简单,具有良好的应用前景。矢量控制技术的应用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,成为现代传动系统的优选方案。本文将双级矩阵变换器应用于驱动永磁同步电机,采用矢量控制算法实现永磁同步电机的高性能转速控制。论文介绍了双级矩阵变换器的拓扑,设计了双级矩阵变换器的输入滤波器,详细分析了双级矩阵变换器的调制策略,并对双级矩阵变换器进行了仿真验证。文章还建立了永磁同步电机的数学模型,通过把双级矩阵变换器等效为一阶惯性环节,利用频域设计法设计了双级矩阵变换器驱动永磁同步电机系统在DQ轴上的电流PI控制器和转速P工控制器,为了改善转速及电流的动静态性能及抗负载扰动特性,本文设计了转速的滑模控制器,通过仿真验证了转速滑模控制器的转速控制性能及抗负载扰动能力强于PI控制器。论文还介绍了一种实用的永磁同步电机转子初始位置检测方法。在上述研究基础上搭建了基于DSP微处理器的系统样机,给出了样机系统的硬件原理图及程序模块框图和流程图,在样机上对设计的双级矩阵变换器驱动永磁同步电机矢量控制算法进行了实验,实验结果验证了控制算法的正确性,本文的工作为设计和开发调速性能高、网侧电能品质好的永磁同步电机电气传动系统奠定了坚实的基础。