矩阵变换器是一种具有新型拓扑结构的功率变换器,采用能够双向导通电流的双向开关组成,能提供正弦的输入电流和接近为1的功率因数,输出频率可自由调节,可实现能量的双向流动。大大降低了功率变换器对电网的无功和谐波污染,是一种绿色的功率变换装置。本文介绍了矩阵变换器的拓扑结构和高频合成原理,介绍和比较了矩阵变换器目前常用的调制策略和双向开关换流策略;重点分析了矩阵变换器的空间矢量调制策略和半自然两步换流策略,通过将矩阵变换器等效成为交直交拓扑结构,分别对等效整流环节和逆变环节采用空间矢量调制,在此基础上得到矩阵变换器空间矢量调制策略,并对得到的开关状态组合进行优化,结合半自然两步换流,得出了空间矢量调制下双向开关最小换流次数的开关换流策略;本文对提出的空间矢量调制和半自然换流策略进行了仿真研究,建立了矩阵变换器的MATLAB/SIMULINK模型,分析了矩阵变换器在本文所提出的控制策略下的输入输出性能,并对输入LC滤波器进行了设计和仿真。在仿真分析的基础之上,本文搭建了基于DSP和CPLD的矩阵变换器实验平台,双向开关采用共发射极连接方式,利用TMS320LF2407A数字信号处理器来实现矩阵变换器的空间矢量调制,采用状态机设计方法在CPLD上实现双向开关的半自然两步换流。实现了输入功率因数高,输出幅值、频率可调,输出波形好的目的,实验结果表明本文的调制和换流策略可行。