矩阵变换器(Matrix Converter，MC)是一种新型的交-交直接变换器，它采用双向开关进行能量传输，凭借其优良的输入、输出特性逐渐受到人们的广泛关注。与传统的交-交变换器和交-直-交变换器相比，矩阵变换器具有许多显著优点。影响矩阵变换器实用化的关键技术之一是其相间的换流问题。国内外学者提出了各种换流方法。本文在对比分析电压型换流方法和电流型换流方法的基础上，选择理论较为成熟的电流型四步换流技术进行深入研究。首先在Matlab中建立了三相-三相矩阵变换器的仿真模型，在深入分析矩阵变换器四步换流过程的基础上，根据输入、输出信号的变化规律，在输出电流波形上选择了具有代表性的4个采样点，并以两相输入-单相输出为基本拓扑，在PSPICE中对上述特征采样点进行仿真。深入研究开关器件上的电压、电流波形变化规律，验证了电流型四步换流策略的可行性、可靠性。其次深入研究了系统参数变化对矩阵变换器四步换流过程的影响。重点研究了输入电压、输出电流、门极电阻和线路杂散电感变化对矩阵变换器四步换流开关过程及开关损耗的影响。基于IGBT和HCPL316J驱动电路、TMS320F2812型DSP，搭建了矩阵变换器四步换流实验平台，进一步验证了系统参数变化对四步换流过程的影响。最后，从器件的开关应力及损耗等方面对比分析了当采用三种常用的双向开关时四步换流的特点。介绍了IGBT开关损耗的计算方法，分析了采用三种常见双向开关时矩阵变换器的四步换流过程，对比研究了不同双向开关时开关应力和损耗的差异，研究表明RB-IGBT在采用四步换流时的开关应力和损耗最小，具有很广阔的应用前景。本文通过对矩阵变换器的四步换流物理过程的理论分析、软件仿真和实验平台的验证，得出了一些有意义的结论。本文的研究成果不仅对于完善矩阵变换器的换流技术具有重要意义，而且对于促进矩阵变换器早日在实践中得到应用具有重要的借鉴作用、实用价值。