矩阵式变换器是一种拓扑结构新颖的电力电子变换器,输入与输出直接通过开关矩阵相连接,属于交-交(AC-AC)变频装置。相比于传统交-直-交变频装置,它具有体积紧凑、功率因数可调等诸多优点。直流无刷电机是一种以电子换相装置取代机械换相装置的新型电机,其既具有直流电动机的调速性能,同时又具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等优点。因此,对于基于矩阵式变换器的直流无刷电机控制系统进行研究有着重要意义,可以兼得矩阵式变换器和直流无刷电机的优点。为此,本文对使用矩阵式变换器作为直流无刷电机驱动器的控制系统进行了详细的分析和研究,主要完成了以下几方面的工作:本文首先分析了直流无刷电机和矩阵式变换器的结构与基本原理,分别完成了这两种装置的数学建模工作,为下一步的控制系统建模与仿真奠定了基础。随后,本文根据矩阵式变换器的间接等效模型提出了一种适用于驱动直流无刷电机的间接型的调制策略。间接等效模型将矩阵式变换器等效为虚拟整流环节与虚拟逆变环节,并对两个环节分别进行调制。本文根据直流无刷电机的特点对传统的间接调制策略进行了改进,利用SIMULINK搭建了整个控制系统的模型并进行了仿真验证,仿真结果表明本文所提出的用于直流无刷电机的间接调制策略是有效的,能够实现直流无刷电机的调速。本文就矩阵式变换器特有的双向开关换流问题分析了其四步换流控制的过程,抽象出换流过程的有限状态机形式,并利用Verilog HDL编写了可综合风格的代码,实现了换流的FPGA控制。最后,本文对整个系统的硬件和软件进行了设计,包括功率器件选型、驱动电路搭配,以及采样电路、控制电路的设计,并给出了主控制器的软件流程图,完成了软硬件的初步设计工作;对硬件电路进行了调试和实验。