无论是在清洁能源发电系统还是在交流电机变频调速系统中，AC-AC功率变换器作为电源与负载的接口，直接影响电源和负载的电能质量。矩阵变换器（MC）是一种无须直流母线储能元件的AC-AC变换器，可获得正弦化输入和输出电流，能实现能量双向流动，具有体积小和重量轻的优点。相对于目前常用的交-直-交和双PWM变换器，MC是具有较大竞争力的拓扑，可省去现有AC-AC功率变换系统所需的大容量储能用电解电容，有利于提高系统的功率密度。　　无直流母线储能元件尽管给MC带来了体积和重量方面的优势，但却导致了输入侧和输出侧耦合的缺点。这种耦合带来了两个问题：一是使输入电流的幅值只能被动地随输出电流变化，因而现有文献认为MC的输入侧控制自由度和鲁棒性均不如双PWM变换器，用于改善MC输入性能的控制手段相对较少；二是输入侧扰动可直接传递到输出侧，现有的MC控制方法在降低输入侧扰动影响输出侧波形质量的同时，带来了系统容易失稳、不平衡输入时电源电流畸变等问题，牺牲了部分输入性能。因此，输入输出耦合使得MC存在输入侧控制能力相对较弱、输入侧性能相对较差的问题。本文针对上述问题，紧密围绕提高MC输入性能的控制方法展开研究。采用理论分析、仿真研究和实验验证相结合的方法，重点研究提高输入侧稳定性的有源阻尼控制策略和抑制电源电流低次谐波的闭环控制策略，以及输入性能提高方法的控制思路在模型预测控制算法中的实现。　　使MC输入电流的幅值和相角直接可控是实现其输入性能提高的基础。本文在分析空间矢量调制（SVM）算法的基本原理和建立MC低频数学模型之后，指出传统调制信号产生方法不能直接控制输入电流幅值的原因所在，并提出了一种改进的调制信号产生方法，通过MC逆变级的控制产生直流母线电流，再由整流级的控制产生期望的输入电流。输入电流参考信号由输出侧所需的有功功率决定，从而可以在不影响输出电压的情况下，直接控制MC输入电流的幅值和相角。　　MC电源电压瞬时幅值前馈控制方法可以抑制输入侧扰动对输出性能的不利影响，但可能导致系统失去稳定，引发输入滤波器振荡。本文阐述了MC稳定性分析方法，通过建立输入侧状态方程，分析了MC的稳定性特征。直接控制MC的输入电流是提高系统稳定性最有效的有源阻尼控制策略，本文提出了输入电流附加控制方法，即通过采用输入侧控制所产生的信号来修正MC的参考输入电流，并证明了该方法在其它PWM调制算法中的适用性。在此基础上，提出了一种有源阻尼控制策略，以及基于电源电流微分和输入电压滤波的两种实现方法，并对比了两者的优缺点。　　在电源电压不平衡时，目前常用的电源电压瞬时幅值前馈和输入单位功率因数控制方法会在电源电流中产生较多低次谐波。其它变换器常采用谐振控制器对电源电流进行闭环控制以消除其包含的低次谐波，但在MC领域尚未见研究，这是受限于MC输入控制自由度低的观念。本文在改进的MC调制信号产生方法的基础上，提出了输入侧闭环控制策略，包括输入有功功率和电源电流闭环控制；并在该闭环控制策略中，采用谐振控制器来消除电源电流中的低次谐波，同时保持MC输入有功功率为负载所需的恒定值（这是MC实现负载侧波形正弦化的基本条件）。　　模型预测控制算法（MPC）是一种优化控制算法，没有占空比的概念，与PWM调制算法有本质区别，前述输入性能提高方法无法直接适用于MPC。此外，现有的MPC也存在电源无功功率权重系数调节困难、输入电流中丰富的谐波易引发滤波器振荡的问题。因而，有必要研究在MPC中实现输入性能提高方法。本文提出了一种预测功率控制算法，无需调整权重系数，提高了MPC下MC的输入侧控制能力；并针对MPC的特点，提出了一种有源阻尼控制策略，它通过修正负载有功功率和电源无功功率的参考值来实现，可以有效抑制输入滤波器振荡，这也是输入性能提高方法在MPC中的拓展应用。　　本文设计并实现了以数字信号处理器和复杂可编程逻辑控器件为控制核心的MC实验样机，通过实验验证了本文所提控制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。