本文主要对矩阵变换器的拓扑结构和基本的箝位保护电路作了若干类比分析；对波形生成及控制电路和其它功能辅助电路的具体分析将在另文中作进一步的研究。 2 传统矩阵变换器及其改进型的类比分析 2.1 传统矩阵变换器分析 传统的矩阵变换器由9个双向开关组成，其拓扑结构如图2所示[5]。虚框内为箝位保护电路，将在后续部分进行分析。矩阵变换器所用的双向开关有三种结构形式， 传统矩阵变换器结构简单，可控性强，可以直接进行三相功率变换。它的输入可以是N相频率为fi的交流电，输出可以是M相频率为f0的交流电，目前一般以三相输入输出为主。下面先简单分析它的工作原理。
9个双向开关在每个开关周期内的占空比组成3行3列矩阵，称为开关调制矩阵。矩阵变换器的控制即是找到并实现一个满足开关限制条件的开关调制矩阵S。基于上述条件，需先建立开关的开关函数。 对于任意双向开关，其开关函数Sjk定义为：当开关断开时Sjk=0，闭合时Sjk=1；其中j={a，b，c}，k={u，v， w}。则图2的三相输出线电压与开关函数的关系可表述为 ==S·（1） 对于三相对称的情况，三相输入线电压满足方程： Vsa＋Vsb＋Vsc=0（2） 从式(1)可见，选取不同的开关调制矩阵S，对它进行实时计算，控制开关的占空比输出，便得到不同的控制方法，实现所需的电源电压和频率的变换[8]。在进行具体的理论分析时，可以将该交-交直接矩阵变换器等效为成交-直-交的形式，如图4所示。
等 效 的 矩 阵 变 换 器 拓 扑 Fig.4 Equivalent matrix converter topology 实际应用中，由于输入端是电压源供电，不能短路；感性负载时，输出端不能开路，即是在变换器工作过程中，同一输出线上的三个开关中，必须且只能有一个开关闭合，所以开关函数还必须满足式（3） Sak＋Sbk＋Sck=1，（k∈P，N）（3） 根据图4，利用附加的中间量VP， VN(以O点为参考点),可将式(1)转化为如下方程： =（4） =（5） 式(4)和式(5)是进行双桥矩阵变换器拓扑改进的理论基础。
因为，在稍后的应用研究中，将会发现传统拓扑存在下述缺陷： 1）最大电压增益为0.866，并且与控制算法无关； 2）主电路采用9个双向开关，在应用中存在着双向开关的控制和保护问题；要实现双向开关的控制和保护，要求两个开关换流时，既不能有死区又不能有交叠，任何一种情况都将导致开关管的损坏；目前，为了实现安全换流，BuranyN.提出了一种四步半软换流策略[3]，台湾学者潘晴财教授提出了一种基于电流滞环调制的谐振式软开关换流策略； 3）必须采用复杂的PWM控制和保护策略，同时要求采用复杂的箝位保护电路。 为了克服上述问题，出现了一种新的双桥式矩阵变换器拓扑[4]。
