双级矩阵式变换器是一种新型的电力变换装置，具有功率因素可控、能量双向流动、无需储能元件等优点,受到了电力电子等行业的关注。一直以来，矩阵变换器处于研究阶段，随着电力电子器件的发展以及控制器性能的提高，使这种新型电力变换装置产品化不断提高。本文在分析传统交—直—交变换器的基础上，对双级矩阵式变换器进行设计与实现。本文研究工作包括：在DQ坐标系下，构建双级矩阵式变换器整流级的等效电路模型，分析控制系统的特性。研究双级矩阵式变换器整流级的控制策略，包括Venturini算法、无零矢量PWM控制算法、间接空间矢量控制算法。对四步、一步等换流技术进行分析并改进，以便于软件实现。为了更好地对系统控制算法、换流算法进行编程实现，以及对输入滤波参数进行优化设置，基于Simulink仿真平台，构建系统主电路、控制电路仿真模型，分析系统的静态、动态特性。仿真结果与理论相符合。本文实现工作包括：实现硬件平台，对矩阵开关主电路、驱动电路、信号采样、调理电路、电源电路、DSP/FPGA控制电路等硬件电路进行器件选型与实现。采用DSP芯片TMS320F28335、FPGA芯片Cyclone III EP4CE6作为控制平台，对控制算法、换流算法进行软件编程实现。最后对控制系统进行实验测试，证明双级矩阵式变换器设计的可行性与正确性。