矩阵变换器作为一种新型的交-交电力变换器，具有其他电力变换器所不具有的诸多优点：无大电容储能的直流环节、输出功率因数可调和可四象限运行等等。因此，矩阵变换器倍受国内外研究学者的青睐，并随着电力电子技术和电力电子器件的发展，展示其广阔的应用前景，选题具有重大意义。本文对矩阵变换器开关模式进行了研究,具体内容如下：(1)对矩阵变换器的基本原理和空间矢量调制进行了深入分析。在此基础上，针对一个开关周期有效开关组合的排列顺序和零矢量的分布位置对矩阵变换器的影响，提出了矩阵变换器的四种开关模式，并推导出了对应的四个开关表。其中，低失真八开关模式是一种新型的开关模式，不仅减少了一个开关周期中换流次数，而且有效降低了谐波失真。(2)针对矩阵变换器空间矢量调制中调制系数的选取影响输入输出的谐波含量，提出了一种新型磁链谐波分析方法。将该方法分别应用于前面提到的四种开关模式，得出了每种开关模式的磁链谐波数学模型，并在MATLAB中进行了仿真研究，得出了矩阵变换器不同的调制系数、输入输出移相角所对应的输出电压磁链有效值的三维立体图，为实际研究中有关参数的选取提供了合理依据。(3)利用MATLAB/Simulink的逻辑器件搭建三个相同的四步换流原理图模块，分别作为三相输入一相输出单元的开关信号发生器，以驱动矩阵变换器实际开关；连同C语言编程的S函数，分别搭建了矩阵变换器四种开关模式的电压开环和闭环复杂模型，S函数实现核心控制策略。仿真结果验证了矩阵变换器空间矢量调制下每种开关模式的可行性、优越性；电压闭环控制的输出电压谐波比开环要低；输入电流和输出电压的畸变减小。此仿真模型比较接近实际系统，特别是S函数用C语言编程大大提高了仿真速度，并且电压闭环控制，为高性能矩阵变换器样机的研制和控制奠定了基础。(4)在仿真分析的基础上，设计并搭建了以TI公司TMS320F28335为控制核心的矩阵变换器样机系统，制作了DSP和CPLD的主控板，对四步换流进行了验证，并对系统的软件部分进行了设计，为进一步实验验证打下基础。