矩阵变换器是一个可控半导体开关阵列,它将三相输入电源直接连接到三相输出负载,被认为是一种有着先进拓扑的“全硅”功率变换器。矩阵变换器可以实现频率的单级变换而不需要大的储能元件。它可以实现正弦的输入电流,输入可以达到单位功率因数并可以任意调节。其输出可以为任意频率的正弦电压和电流,允许能量的双向流动,是一项具有节能、环保优势的新技术,有着巨大的研究价值和广泛的应用前景。矩阵变换器所具有的众多特色使得其成为近20年来人们的研究课题。最近几年,人们看到了更多的研究工作,使得该拓扑更贴近于工业应用。本文研究的目的是对矩阵变换器展开基础原理、控制策略、开关换流等基本问题的探索性工作,为矩阵变换器的深入研究奠定基础。首先介绍了矩阵变换器当前的一些研究热点,然后讨论了变换器的基本工作原理。矩阵变换器有多种调制策略,本文使用的是间接空间矢量调制策略。文中对该控制策略进行了详细的研究,并得到了其控制算法。之后搭建了简单模型用于验证控制策略,并使用该矩阵变换器模型驱动电机进行了调速控制。三相输入电源之间的可靠换流非常重要。文中分析了用于矩阵变换器的双向开关结构和四步换流控制方案。四步换流方案是用CPLD器件实现的。最后搭建了系统实验平台,验证了控制算法。详细介绍了系统中硬件和软件部分的设计。其控制系统是由DSP和CPLD组成的,DSP完成控制算法,并将得到的计算结果信息传送给CPLD,由CPLD完成最终的四步可靠换流。实验结果证明了算法的正确性。