作为用电设备与电网的接口,整流器广泛应用在通信电源、家用电器、不间断电源、电机驱动变频器、风力发电变换器、蓄能电池充电器等场合。然而,传统的不可控和相控整流技术不但消耗大量的无功功率,而且向电网注入大量的谐波电流,严重影响电网供电效率和质量。由三相AC-AC矩阵变换器演化而来的矩阵整流器,具有正弦电流输入、功率因数可调、能量可双向流动、不需要大容量储能元件、体积小、寿命长等优点,是理想的整流装置。矩阵整流器常用的电流空间矢量调制算法是开环控制,对于网侧电压扰动和内参数的摄动没有任何抑制能力。为了过滤主电路的双向开关产生的高频谐波,矩阵整流器需要在主电路和电网之间安装输入滤波器,使网侧输入电流为平滑的正弦波,但输入滤波器会引起网侧功率因数下降。克服运行过程中各种扰动影响,提高输出电压质量和网侧功率因数成为目前矩阵整流器在工业应用当中急需解决的问题。本文采用理论推导、计算机仿真分析和样机实验验证方法,深入研究矩阵整流器的控制策略。主要研究内容如下:针对矩阵整流器直流输出电压易受干扰等问题,提出一种矩阵整流器直流输出电压滑模控制方法。首先,根据输出滤波器的电路和电流空间矢量调制算法建立系统的数学模型;然后,采用滑模控制策略设计切换函数,根据广义滑模可达性条件,推导3种控制函数的表达式,并分析3种控制函数对抖振的影响;进而,研究矩阵整流器不确定性滑模控制需要满足的匹配条件;最后,在机理分析和理论研究的基础上,进行计算机仿真和样机实验验证。实验结果表明:矩阵整流器直流输出电压稳定、动态响应快,并对扰动和摄动具有较好的鲁棒性。针对输入滤波器会引起网侧功率因数变化等问题,以瞬时功率理论为基础,提出一种矩阵整流器网侧功率因数滑模控制方法。首先,根据矩阵整流器的静态特性,分析无功功率和开环补偿存在的问题,以瞬时功率理论为指导,对网侧功率因数补偿进行分析并建立数学模型;然后,采用滑模控制策略设计切换函数,根据广义滑模可达性条件,推导出2种控制函数的表达式,并分析2种控制函数对抖振的影响;进而,研究功率因数角不确定性滑模控制满足的匹配条件;最后,在机理分析和理论研究的基础上,进行计算机仿真和样机实验验证。实验结果表明:矩阵整流器网侧功率因数滑模控制能够对网侧功率因数角进行精确控制,且输入正弦电流谐波较少。在高目标电压宽负载变化或额定负载宽电压变化等条件下,常规采用2个控制器独立地对输出电压和无功功率进行控制,会使矩阵整流器工作异常。在直流输出电压和网侧功率因数滑模控制的基础上,提出一种自适应滑模控制方法。首先,分析矩阵整流器静态特性和失效机理,建立dq坐标系下小信号扰动线性化模型并设计控制系统;然后,采用自适应控制动态调整滑模控制函数,使得先控制输出电压后补偿网侧功率因数角,保证矩阵整流正常工作;最后,在仿真电路和样机上进行实验验证。实验结果表明:矩阵整流器在额定条件和宽负载变化范围都能正常工作。通过对控制策略的研究,矩阵整流器得到直流的输出电压和单位功率因数,且具有输出电压纹波小、输入电流谐波少和动态响应快等优点。本文的研究成果为矩阵整流器的工业应用提供技术支撑。