作为重要的AC-AC电力变换器,双级矩阵变换器不仅能够使输入输出为良好的正弦波,而且不需要在直流侧添加储能元件,具有可双向传递能量、输入侧功率因数为1等优点。虽然双级矩阵变换器性能优越,但是其电压传输能力较低,严重限制了它的应用与推广。为了解决这个问题,本文提出Y源双级矩阵变换器（Y-source two-stage matrix converter,YSTSMC）及其调制策略,利用Y源网络来提高变换器可输出的电压范围。以YSTSMC为研究对象,将Y源网络嵌入到双级矩阵变换器中的整流级与逆变级中间以获得高增益。由于Y源网络的输入电压不是恒定的直流电压,为了分析直流侧的电压波动对Y源网络的工作特性产生的影响,根据系统的两种工作状态列写状态空间平均方程。在系统稳态和受到小干扰的两种情况下,建立小信号模型并分析系统的动态响应特性,推导得出了整流级与逆变级的电压关系式,为调制策略的研究提供了理论基础。为了实现整流级输出电压的最大化,整流级采用不含零矢量的空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）策略计算占空比。逆变级采用传统的SVPWM策略进行调制,由于受到直流侧电压波动的影响,在计算占空比的时候需要修正调制系数。直通矢量的引入提高了矩阵变换器的电压传输比,同时也限制了调制系数的变化范围,可以推导出YSTSMC的最大电压传输比。最后将整流级与逆变级的占空比有效组合,绘制各电压矢量作用的顺序图,得到各功率开关的驱动信号。由于SVPWM策略涉及大量的三角函数计算,不易于实现。于是,本文提出了一种适用于YSTSMC的载波PWM策略。首先以SVPWM策略为理论基础,计算整流级与逆变级的占空比,并将其合理组合后对称排列,同时根据整流级的输出电压与逆变级的输入电压的关系式,修正调制系数来保证输出电压的波形质量。接着将得到的占空比代入选定的载波函数,推导相应的调制波,并在开关序列中合理分配直通状态矢量。通过将调制波与载波进行比较得到所需的脉冲信号,经过异或逻辑运算便可得到各功率开关的相应驱动信号。通过在MATLAB中编写S函数对YSTSMC进行仿真验证,得到了三相对称的输入输出正弦波形。本文通过搭建实验平台对提出的YSTSMC的SVPWM策略和YSTSMC的载波PWM策略分别进行验证。实验结果证实了所提出的YSTSMC拓扑结构及其两种调制策略是科学合理的,可作为一个提高电压传输能力的新方法。