矩阵变换器是一种直接型的交-交变频装置,具备理想变频电源所需的重要特性:具有正弦的输入输出;对任意负载可以实现输入功率因数为1;能量直接双向流动,满足电机四象限运行的要求;无需中间直流储能环节,符合模块化的发展方向。目前有诸多因素困扰着矩阵变换器的实用化,其中一个最主要的原因就是矩阵变换器的换流问题。换流策略的可靠与否直接关系到矩阵变换器的安全运行,是矩阵变换器的技术难点之一。由于受控制算法及输入输出波形的限制,空间矢量调制策略会在输出线电压上产生过电压脉冲。同时矩阵变换器输出电压中不可避免地会产生高频共模信号,对负载及周围电气设备产生很大危害。本文详细分析了传统四步换流和两步换流策略的特点提出了一种改进型的两步换流策略。该策略通过三相开关的不同组合解决了因负载电流检测不准确导致的换流失败,既充分保证了换流可靠性、减少了换流时间,也改善了输出波形质量。基于Matlab/Simulink仿真平台建立了两步换流的间接空间矢量矩阵变换器仿真模型,仿真结果证明了两步换流策略的正确性和可靠性。分析了矩阵变换器输出端共模电压和过电压脉冲的产生机理,针对输出线电压上的过电压脉冲问题对矩阵变换器传统的减少共模电压的调制策略进行了优化,通过调整四个有效矢量的占空比实现减少共模电压的同时也有效消除输出线电压上过电压脉冲。基于两步换流策略的间接空间矢量调制模型上对有效矢量作用时间进行调整,仿真结果验证了改进理论的正确性和有效性。最后,本文设计并实现了以DSP和CPLD为控制单元的矩阵变换器矢量控制系统平台,利用该平台验证了本文方法的可行性和正确性,并为进一步研究提供了可靠的实验条件。