当前世界各国都在大力发展新能源技术,其中风力发电技术发展相对成熟,在工业领域已得到较为广泛的应用。风力发电多为大功率输出,因此风电变流器大部分为多电平变换器拓扑,其中以三电平变换器为主,所以三电平逆变器的性能在风电变流器组的作用十分关键。本文采用了改进T型三电平逆变器拓扑,并在该拓扑的基础上对逆变器进行模型预测直接功率控制的研究。首先,介绍了当前国内外风力发电技术的发展现状、三电平逆变器发展历程、当前几种主流的三电平逆变器拓扑结构以及逆变器控制策略研究现状,以上内容使课题的应用背景更加明朗。在分析了当前几种主流三电平逆变器拓扑结构性能后,本课题选用改进T型三电平逆变器拓扑,除继承了传统T型三电平逆变器诸多优点外,还显著降低了零状态下的传导损耗,进而提高逆变器输出效率。其次,本文对模型预测控制算法进行了简单介绍,并分析了该算法在三电平逆变器下的具体实现方法。在dq旋转坐标系下,提出了一种结合模型预测算法和直接功率控制算法的控制方法,即模型预测直接功率控制,并对改进T型三电平逆变器在采用模型预测直接功率控制方法下进行数学建模和理论分析。该控制将27种开关状态分成两组,并通过比较直流侧的两个电容电压来决定哪一组开关状态将进行滚动优化,选出当前时刻的最佳开关状态,进而实现对逆变器的控制。dq坐标系下的模型预测直接功率控制的分组控制思想不仅确保了中点电压的平衡,还减少了滚动优化次数,从而降低算法复杂度,减轻计算负担。同时,模型建立在dq坐标系下,实现了有功功率和无功功率的解耦,提高了控制的灵活性。与传统的多级模型预测控制相比,该方法无需对中性点电压走向进行预测,更不必在成本函数中进行中点电压的滚动优化,避免了相关权重因子的设计,控制方法更直接有效。最后,基于理论分析和仿真结果进行实验平台搭建和相关控制程序的编写,实现了模型预测直接功率控制的实验验证。结果表明,基于改进T型三电平逆变器拓扑的模型预测直接功率控制方法具有鲁棒性强,动态响应速度快的特点。