在高压大容量变频调速领域中,由于传统矩阵变换器价格高、电压利用率较低且输出电压受器件耐压条件的限制,而H桥级联型多电平变换器又难以实现无变压器的高压输入以及四象限运行。故很多学者提出各种改进拓扑,其中由德国西门子提出的模块化多电平变换器(MMC:Modular Multilevel Converter),在交-交变频领域引起了广泛的关注。它不仅能通过功率单元的级联实现多电平的输出,而且由于每个H桥单元相互独立,使所有电容都处于悬浮状态,省去了移相变压器。为了实现高压大容量运行,将模块化多电平拓扑与矩阵变换器结构相结合是一套可行的方案。本文主要研究了一种适用于高压异步电机调速系统的无变压器多电平拓扑:矩阵式模块化多电平变换器。并针对该拓扑的结构和控制算法进行了深入的研究。　　矩阵式模块化多电平变换器秉承了传统矩阵变换器和模块化多电平的优点,具有高度模块化,电压利用率高、单一直流电源供电、易于实现四象限运行。本文在其基础上做了进一步地改进,提出了一种新型矩阵式模块化多电平变换器,通过在每个桥臂引入一个小型电感,使得每个桥臂都处于运行状态,使得桥臂间的开关状态冗余数量大大减少,简化了控制难度,且易于扩展成多级级联的拓扑结构。　　本文分析了其工作原理并建立了开关函数模型,采用载波层叠PWM调制方法控制输入输出电压。为了控制各个H桥单元悬浮电容电压的平衡,提出了两种基于载波层叠PWM的电容电压控制策略,并指出了各自的适用范围。设计了基于新型矩阵式模块化多电平变换器的异步电机调速系统,在MATLAB/Simulink平台中搭建了基于三级H桥级联的新型矩阵式MMC异步调速系统模型,仿真结果证明了该新型拓扑结构和相应控制方案的可行性和优越性。