本文在评述矩阵变换器现有控制算法的基础上，对现代控制理论在矩阵变换器中的应用，进行了初步的探讨。提出了矩阵变换器的优化斩波技术与自抗扰控制技术，并对矩阵变换器的设计进行了具体的研究。 首先，按照实现思路的不同，对现有的控制算法进行了总结、归纳和系统化，对它们的优缺点进行了评述，并对现代控制理论在矩阵变换器中应用的前景进行了展望。 矩阵变换器的工作机理，本质上是一种高频的交流斩波。通过斩取输入电压/输出电流波形中最接近期望输出电压/输入电流波形的片段，合成逼近期望波形。矩阵变换器的控制，就是根据期望控制目标寻找优化的开关控制序列的问题。本文采用具有非线性并行搜索能力的遗传算法，来处理上述问题。由于简单遗传算法不能保证收敛性并且容易早熟，文中采用若干措施对遗传算法进行了改进，提出了矩阵变换器的优化斩波技术。理论上可以处理任何目标函数，实现最优控制。其实现可用查表法，具有简便易行的优点。 针对矩阵变换器的输出线与输入线直接相连，输入的扰动或不对称直接影响着输出波形的质量。本文基于间接控制的思想，将矩阵变换器等效为虚拟的交－直－交变换器。通过PARK变换，在d-q坐标下建立矩阵变换器的模型。将模型中的耦合项与不确定项视为系统的内扰，对虚拟逆变器进行自抗扰控制，以消除内外扰动的影响，同时实现对输出电流快速准确的跟踪。自抗扰控制器输出的控制量，则通过空间矢量调制策略实现。仿真结果表明，该控制算法稳、动态性能良好、鲁棒性强。 最后，对矩阵变换器的设计进行了具体的研究，初步搭建了实验样机。利用功率MOS管构造了共发射极结构组合型双向开关，采用压敏电阻与瞬态抑制二极管配合组成保护电路。并基于反激变换器的结构，制作了多路输出的辅助电源。最后采用ASIC技术，对控制算法与换流策略的实现进行了探讨，为后续的研究工作奠定了一定的基础。