本文主要研究基于双级矩阵变换器的变速恒频发电系统,并根据双级矩阵变换器具有直流环节的优点,将励磁电路(H桥电路)与主功率变换器结合到一起,整个系统实现了励磁电路与主功率电路一体化设计,并且使系统在发电机宽转速输入范围情况下仍能实现恒频恒压电源的输出。本文首先简要介绍了双级矩阵变换器的拓扑结构及其工作原理,详细阐述了双级矩阵变换器的整流级无零矢量和整流级有零矢量的双空间矢量调制策略,并利用Matlab软件建立了双级矩阵变换器系统的仿真模型,对两种控制策略进行了仿真分析,比较各自在变速恒频发电系统中应用的优缺点,并通过实验验证了理论分析的正确性。其次针对由混合励磁发电机、双级矩阵变换器和H桥励磁电路组成的变速恒频发电系统,详细分析了双级矩阵变换器的控制策略、H桥励磁电路的控制策略和整个系统的控制策略,并利用Matlab建立整个系统的仿真模型,在进行仿真研究验证本章所提控制策略的有效性之后,通过相关实验进一步验证控制策略的有效性。最后讨论了基于双级矩阵变换器的变速恒频发电系统的实现技术,并构建了以数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)为控制系统核心、以分立IGBT共射极联接构成的双向开关为功率器件的双级矩阵变换器以及H桥励磁电路的实验平台。文中详细介绍了系统的硬件构成与软件设计,为进一步实用化研究提供了一定的技术基础。