矩阵变换器的电路拓扑是由L.Gyllglli在1976年提出的。1979年，意大利学者M.Venturini和A.Alesina首先提出了由9个功率开关组成的矩阵交-交变换器，并指出矩阵变换器的输入功率因数角可以任意调节。但后来发现这种转换器有内在的限制，最大电压增益为0.866，与控制算法无关。他们首次系统地给出了矩阵变换器低频特性的数学分析，提出了“低频调制矩阵”的概念。同时，他们提出了一种矩阵变换器的调制算法，称为“直接传递函数”法。

1983年，J.Rogriguez在理论上将矩阵变换器等效为整流器和逆变器之间的虚拟连接，将传统的脉宽调制(pwm)技术分别应用于虚拟整流器和虚拟逆变器，调制双向开关，从而实现能量的传输和反馈。这种方法也称为间接传递函数法。

矩阵变换器需要大容量、高开关频率和双向关断能力的功率器件，还需要具有快速处理能力的微处理器作为控制单元，这些在早期的工艺和技术水平上很难实现。因此，矩阵变换器的早期研究大多处于理论研究阶段，面向工业实践的研究很少。

随着电力电子技术和微机控制技术的不断发展，矩阵变换器的研究越来越受到人们的重视。为了解决M.Venturini和A.Alesina控制方案的缺点，许多学者对矩阵变换器做了一系列的研究工作，从不同的角度提出了不同的控制方案。例如，美国学者T.A.Lipo和D.G.Holemes提出了一种电流控制的交流PWM调制方法。根据变流器开关传递函数矩阵按电流连续的条件，将其分解成若干矩阵分量，最后通过计算合成调制矩阵。P.D.Ziogas等人提出了一种间接PWM控制方法。它的总体思路是先对输入电压进行“整流”，产生一个虚拟的DC环，然后根据需要的频率进行逆变，从而得到一个类似于典型PWM逆变器的输出电压波形。这些研究基本克服了M.Venturini控制方案的缺点，在输出电压比、功率因数和输入电流质量方面都有了很好的改善，但也存在一些不足，如P.D.Ziogas方案的输出频率被限制在300Hz以下，有些方案的效率不够。

80年代末90年代初，南斯拉夫学者L.Huber和美国教授D.Boroievic，日本学者A.Ishiguro和T.Furuhashi，韩国学者W.H.Kwon和G.H.Cha的研究使矩阵变换器的理论和控制技术逐渐成熟。

长度Huber和D.Boroievic提出了一种基于空间矢量调制技术的PWM技术。首先根据矩阵变换器PWM的开关状态，定义一个六边形开关状态矢量图，然后用其任意时刻的相邻开关状态矢量合成输出矢量，得到每个采样周期的开关占空比。通过合成以一定角速度连续旋转的输出电压矢量，可以得到所需的频率和正弦输出电压。实验样机以三相感应电机为负载运行，证明采用空间矢量调制的矩阵变换器与理论分析一致。也就是说，它具有输入功率因数接近1和输入电流波形好的优点。M.braun和J.Rodriguez分别于1983年和1985年提出了将空间矢量脉宽调制(svpwm)应用于矩阵变换器控制的方法。在这些研究的基础上，L.Huber和D.Borojevic于1989年至1995年发表了一系列矩阵变换器的研究成果。

A.Ishiguro和T.Furuhashi提出了双线电压瞬时值法。本质上，任何时刻的输出电压都是两个输入线电压的组合，每个周期两个输入线电压的占空比由输出电压的瞬时值和输入电压的状态决定。该技术在改善变换器开关频率的限制和提高输出电压与输入电压的比值方面有其独特之处。当输入电源不对称或含有谐波时，其控制函数可自动校正，无需额外计算，有利于实时控制。但是，这种控制方案使得输入功率因数不能任意控制，而是可以固定在一个基本恒定的值上。同时开关状态的切换过程和输入电流的合成规则复杂，软件实现复杂。

韩国学者W.H.Kwon和G.H.Cha利用DQ电路变换技术分析了实际boost九开关MC的动静态特性，为MC的分析提供了一种有效的方法。通过理论分析和仿真，他们证明了boost矩阵变换器不能像其他理想变换器一样通过选择参数来独立控制，其功率因数是可以控制的，虽然并不总是保持1。

1989年，N.Burany提出了四步换流策略，可以实现半软开关换流。两个双向开关之间的换向过程根据相对电压或电流方向信号分为四步，有效避免换向过程中的短路和开路故障，实现真正的安全换向。此后，M.Ziegler和W.Hoffmann于1998年提出了矩阵变换器的“两步换流”模式，进一步缩短了双向开关的换流时间。同时，J.Clare、P.Wheeler和L.Empringham也于1998年将可编程逻辑器件(pld)技术应用于双向开关的换流控制，提出了矩阵变换器的“智能换流”模式。根据检测到的电流方向信号和开关的通断状态，由时序逻辑确定换流步数。2002年，J.Mahlein提出了一种改进的多步换流控制策略，省略了专门的输入电压或输出电流方向检测电路。2003年，魏翔和T.Lipo还提出了一种矩阵变换器的特殊电压换流方法。这些换流策略的应用基本实现了双向开关的安全运行，为矩阵变换器在实际工业生产中的应用扫清了障碍。

自1976年矩阵变换器提出以来，已经过去了30年。许多国外文献提出了矩阵变换器的实验样机，但还没有真正进入实用报告。

1992年，中国教授庄心福作为访问学者，在美国弗吉尼亚州电力电子中心用空间矢量调制法分析了DC-交流和交流-DC变换器。综合后得到了交-交变换器的调制方式，并以32位数字信号处理器TMS32014为控制器设计制作了实验样机。

1994年，在弗吉尼亚电力电子中心的年会上展示了一种在其输入端具有功率因数校正(PFC)的三相-三相矩阵变换器。该变换器采用数字信号处理器(DSP)实现空间矢量调制，最大输出功率2kW，开关频率20kHz。它使用MOSFET器件和2kW感应电机，其输入功率因数为0.99，输出电压和输入电流为正弦曲线。从1995年到1996年，在他的博士论文中，彼得。尼尔森制作了以SIEMENSC166为控制器的试验装置，对矩阵变换器的外围电路进行了一系列的研究。1998年到1999年，1999年到2000年，Christan作为访问学者，也在美国开发了一套装置，研究输入电压不平衡时，矩阵变换器在人工负载下的控制策略。