En esta tesis, se presentan, en primer lugar, los conceptos básicos del Convertidor Matricial (MC). Posteriormente, se tiene en cuenta el amplio abanico de posibilidades existente para modular dicho convertidor. En este sentido, se explican tres técnicas de modulación significativas: la técnica de Alesina y Venturini, la técnica de modulación vectorial (SVM, Space Vector Modulation) y la técnica escalar generalizada (GSPWM, Generalized Schalar Pulse Width Modulation).

Por otra parte, se tiene en cuenta la posibilidad de que existan perturbaciones a la entrada del convertidor. Se presenta el estado del arte de las técnicas más relevantes que permiten compensar los efectos perjudiciales de dichas perturbaciones. Teniendo en cuenta que dichas técnicas de compensación requieren técnicas de sincronización especiales, se determina cuales son las mejores opciones para sincronizar el MC con la red eléctrica.

Una vez realizado el estado del arte del MC, se proponen nuevas soluciones que mejoran el proceso de diseño del convertidor. Por una parte, se debe tener en cuenta que es muy complejo simular modelos que contienen uno o varios MCs, y que el tiempo necesario para realizar dichas simulaciones resulta excesivo. En ese sentido, se propone y se verifica la nueva técnica de simulación SSMA (Switching State Matrix Averaging Method), la cual resulta de utilidad para superar los problemas antes mencionados. Además, gracias a la técnica SSMA, se logra simular MCs en tiempo real en un cluster de PCs. De ese modo, es posible simular transitorios muy largos en un intervalo de tiempo reducido. Por otra parte, se presenta una plataforma de prototipado rápido de control útil para acelerar el proceso de diseño del convertidor y depurar sus algoritmos de control.

Finalmente, en esta tesis se tiene en cuenta, también, la baja robustez del MC. Las estrategias de protección del MC no son capaces de proteger dicho convertidor en el 100 % de los casos. Por lo tanto, en algunas situaciones es posible que alguno de los elementos que componen el convertidor se rompa. En dichas situaciones, y siempre y cuando sea necesario asegurar el funcionamiento continuado del sistema, se debeen utilizar estrategias tolerantes a fallos. En la presente tesis, se analiza el estado del arte de las distintas soluciones tolerantes a fallos del MC, y se estudia el comportamiento de dicho convertidor ante faltas de sus interruptores. Posteriormente, se presenta una estrategia que permite identificar faltas en circuito abierto en los interruptores del convertidor y se proponen nuevos algoritmos de modulación que mejoran la tolerancia a fallos del convertidor en ese tipo de situación de falta. Se presentan resultados de simulación y experimentales que verifican su validez.