矩阵变换器(Matrix Converter,MC)作为AC-AC变换器,具有功率密度高、输入输出波形正弦、无中间直流储能环节以及能量双向流动等优点。近年来,针对MC已提出了多种调制/控制方法,其中,将矩阵变换器与有限集模型预测控制(MPC)相结合,既符合MC多目标电能变换需求,也使MC具备更好的动态性能。然而,受MC结构特性带来的限制,MC-MPC仍存在一些不足。MC共有27种开关状态,这些开关状态对应的电压矢量(零矢量除外)幅值或相角随时间而变化。这一状况下,MC-MPC在单位采样周期内完成27种开关状态的穷举寻优,需要消耗大量计算时间。适当降低采样频率可以缓解MC-MPC在线计算量大的问题,但会引起模型预测精度变差、MC输出侧电流和电源侧电流谐波增大。此外,受MC输入端电压谐波以及输入侧滤波器谐振影响,MPC下的MC输出电流和输入电流波形中也会存在谐波。对此,针对上述问题,本文引入开关状态切换点自由度,依据最优开关状态在最佳时刻切换的思想,提出矩阵变换器开关切换点优化预测电流控制策略。本文首先分析矩阵变换器传统模型预测电流控制策略,得到矩阵变换器连接阻感以及永磁同步电机负载下系统各组成部分的数学建模,并对该数学模型进行离散化,建立开关切换点优化策略下的输出电流预测模型和电源侧瞬时无功功率预测模型;其次根据误差最小化原则,利用最小二乘法研究不同开关状态对应的最优开关切换时刻的计算方法;最后以电源侧瞬时无功功率和输出电流的跟踪评价以及终端评价为控制目标构造价值函数,来完成最优开关状态以及对应开关切换时刻的寻优。利用Matlab/Simulink搭建了矩阵变换器传统模型预测电流控制策略和开关切换点优化预测电流控制策略仿真模型,在相同的仿真条件下对传统策略和开关切换点优化策略做了对比仿真研究,确认了开关切换点优化策略的有效性。最后通过矩阵变换器实验系统对本文提出的开关切换点优化策略进行了实验验证,实验结果证明了本文提出的开关切换点优化策略的可行性与有效性。