双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,简称TSMC)是一种新型矩阵变换器,它继承了传统矩阵变换器(conventional matrix converter,简称CMC)的诸多理想特性,又具有功率开关器件相对较少、箝位电路大大简化、换流简单可靠、控制算法的复杂性降低等优点。论文介绍了TSMC的拓扑结构及其调制策略,并引入自抗扰控制技术(auto disturbance rejection controller,简称ADRC)对TSMC的输出电压进行了闭环控制。论文的主要工作包括:介绍了TSMC的拓扑结构和开关传递函数、目前普遍采用的整流级无零矢量的空间矢量调制策略以及TSMC的换流。针对实际应用中的各种非理想运行条件和扰动对TSMC输出电压质量的影响,论文以TSMC逆变级为闭环控制对象,将输入电压扰动转化为逆变级输入侧直流电压的扰动,提出了一种TSMC输出电压瞬时值的反馈闭环控制方法。由于TSMC系统的非线性强耦合特性,传统的PID控制器(Proportional-Interal- Derivative)在TSMC的闭环控制系统中效果不大理想。ADRC是一种基于过程误差来减小误差的非线性鲁棒控制技术,从根本上改进了经典PID所固有的缺陷,在不确定性系统的估计和控制中得到了广泛应用。论文中利用dq变换,建立了同步旋转坐标系上的TSMC稳态数学模型,并依此构造出二阶自抗扰控制器,对系统模型中的不确定因素和各种扰动进行动态观测和实时补偿。为了验证基于ADRC的TSMC闭环控制策略的优越性,论文分别对采用ADRC的闭环控制系统和基于PID的闭环控制系统进行了仿真对比。仿真结果表明,基于ADRC的闭环控制能够使TSMC系统对负载突变具有良好的动态响应性能,在输入输出不平衡等运行条件下也能保证系统的稳态输出性能。与基于经典PID控制技术的仿真结果相比,在同样的扰动情况下其控制性能明显优于PID控制。