矩阵式变换器是一种先进拓扑结构的“全硅”功率变换器，它允许频率单级变换，无需大容量的贮能元件。能使输入电流正弦，输入功率因数可达到0.99以上并可自由调节，且与负载的功率因数无关。输出电压正弦，能量可双向流动。 本文从等效交一直一交变换的空间矢量调制方法出发，深入分析了矩阵式变换器的变换关系，推导出了交一交直接变换控制规律和双空间矢量PWM调制技术，实现了交一交直接变换控制方式下矩阵式变换器的建模和运行分析，并进行了计算机仿真和实验研究。针对当前尚无双向开关器件的现状，仿真中首次采用了IGBT组合双向开关并应用四步换流控制实现开关的安全切换，仿真结果非常贴近实际。本文还结合了矩阵式变换器、交流励磁发电技术和矢量控制的优点，建立了矩阵式变换器供电的变速恒频交流励磁风力发电机定子磁场定向的矢量变换控制系统模型，对矩阵式变换器在交流励磁发电系统中应用进行了仿真研究。为进行对矩阵式变换器系统的实验研究，采用CPLD(复杂可编程逻辑器件)实现了IGBT组合双向开关的四步换流逻辑控制，并通过仿真和实验进行了预测和验证。以DSP(数字信号处理器)为核心构造了矩阵式变换器控制系统的硬件，进行了软件设计、编程和硬件调试，完成了矩阵式变换器驱动异步电机变频调速实验。仿真和实验结果验证了本文策略的正确性和可行性。 本文立论研究的目的是对矩阵式变换器基本原理、控制策略、开关换流、应用范围等基本性问题进行探索性研究工作。通过理论分析、计算机仿真和实验验证得出了一些有意义的经验和结论，为课题的进一步的深入研究奠定了基础。