矩阵变换器是一种高功率密度,高输入输出波形质量的新型电力变换器,具有良好的应用前景。目前有诸多因素困扰着矩阵变换器的实用化,其中一个最主要的原因就是矩阵变换器的换流问题。换流策略的可靠与否直接关系到矩阵变换器的安全运行,是矩阵变换器的技术难点之一。在详细分析各种换流技术的基础上,本文对具有应用前景的电压型换流技术进行了深入研究。针对电压型换流法在过渡区间内,即两相电压接近的情况下可能存在的换流问题,本文提出了一种在过渡区间内采用的新型四步换流策略。新型换流策略采用一种特殊的换流时序实现过渡区间内的可靠换流而不需要考虑电压相近的两相之间的相对电压。本文设计了基于IGBT的矩阵变换器主电路和基于EXB841的门极驱动保护电路,通过合理选择EXB841驱动保护电路的保护门限,可以实现对IGBT的过流保护;设计了基于DSP和CPLD的矩阵变换器控制电路,将矩阵变换器调制策略和换流策略的独立实现,实现了控制系统的模块化;通过软硬件相结合的方式,实现了对输入电压区间的可靠检测和区分。基于本文提出的新型换流策略编写了基于VHDL语言的换流控制程序,并针对该换流程序进行了仿真分析,仿真结果证明了换流时序的正确性。分别采用基本电压型半自然两步换流策略和本文所提出的新型换流策略进行了实验研究,实验结果证明新型换流策略的正确性。