近百年来,随着工业革命的快速发展,人类已经消耗了大量以煤炭、石油为主的不可再生能源,不仅导致了地球上不可再生能源的紧缺,还引发了一系列的环境污染问题。太阳能作为一种可再生能源,具有储量丰富,环保,存在普遍等显著优点。太阳能不但可以进行光热利用,更重要的是可以进行发电利用,为人类生产活动提供源源不断的电能。因此,光伏发电系统已经受到国内外专家的关注,而逆变器作为核心部件更是成为当今社会的研究焦点。Z源逆变器(ZSI)作为一种新型的逆变器拓扑,有效解决了传统逆变器中可靠性差、效率低、输出波形畸变率高等问题。另外,准Z源逆变器(q ZSI)是一种新颖的Z源逆变器拓扑结构,不但拥有Z源逆变器的优点,同时又能使输入电流连续,因此该拓扑在光伏发电领域中具有非常强大的发展潜力,目前已实际应用在不少地区。模型预测控制以其动态性能优良、实现方便和易于处理多目标优化等特点,因此在电力电子变换器控制中得到广泛关注和应用。本论文针对光伏用准Z源逆变器的模型预测控制(MPC)策略展开研究。首先分析传统逆变器的局限性,引出准Z源逆变器,并介绍准Z源逆变器电路拓扑、调制方式、传统闭环控制策略等。然后以经典的准Z源逆变器为研究对象,分析其在非直通和直通状态下的工作原理,建立离散数学模型,为后续的模型预测控制策略设计提供理论依据。针对准Z源逆变器的有限集模型预测控制(FCS-MPC)策略存在权重系数调整繁琐的问题,采用了级联模型预测控制(S-MPC)策略。S-MPC根据控制对象的优先级,依次计算各自对应的代价函数,从而消除了权重系数,简化了控制方法的实现。仿真和实验结果验证了所提S-MPC相比较于FCS-MPC在电感电流、电容电压和输出电流方面具有同等良好的控制效果,同时具备优异的动态性能。针对负载电气参数摄动造成的S-MPC控制性能下降的问题,提出自适应级联模型预测控制(AS-MPC)策略。AS-MPC将负载电气参数摄动当做系统总扰动,用参数自适应方法进行估计并更新控制律,从而提升了系统对负载参数摄动的鲁棒性。仿真和实验结果验证了所提AS-MPC策略无需权重系数、结构简单、控制性能优异、动态响应快、对参数摄动鲁棒性强等特点。针对基于自适应级联模型预测控制的光伏准Z源逆变器系统,设计扰动观察法(P&O)实现最大功率点跟踪(MPPT),在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型,仿真结果验证了不同光照强度下的系统可准确实现最大功率点跟踪。最后,设计了基于DSP28335的60W功率的准Z源逆变器原理样机,给出了准Z源逆变器的关键器件选型准则,并在原理样机进行了不同模型预测控制策略之间的实验对比。