本发明公开了具有容错拓扑结构的Z源双级式矩阵变换器及其控制方法，属于矩阵变换器控制的技术领域。在Z源双级式矩阵变换器整流级三相桥臂两端并联用于替代开路双向开关的第四桥臂；针对整流级双向开关管开路故障，重新划分整流级空间矢量扇区使得每个扇区包含唯一非零矢量以调整整流级容错控制策略，当整流级期望矢量位于故障扇区时调整故障扇区直通矢量占空比进而调整逆变级容错控制策略。本发明针对整流级某一双向开关管断路故障，利用第四桥臂与容错控制策略实现Z源双级式矩阵变换器的容错运行，提高了这种矩阵变换器的可靠性与安全性。