目前,能源危机和环境污染已成为困扰人类的两大社会问题。近年来,能源结构正加速向低碳化、清洁化方向演变,大力发展新能源已经成为全球能源转型的核心趋势。其中,光伏因储量大、可再生等优势被誉为未来的主导能源。逆变器作为光伏组件与电网交互的枢纽,其拓扑结构与及控制技术在光伏并网过程中起到举足轻重的作用。相比于传统两、三电平的逆变器拓扑而言,五电平逆变器凭借自身的具有输出电能质量更好、功率密度更高等优点,现已成为1500V光伏发电系统的理想方案。其中,而非隔离型有源中点箝位型五电平（5L-ANPC）逆变器具有损耗分布均衡、拓扑易扩展、效率高、体积小和成本低等优势,成为了五电平拓扑中的首要选择。合适的控制策略可以更好地发挥逆变器的性能。在光伏并网系统中,由于逆变器输入端功率变化快,逆变器输出端电网电压故障频发,因此要求控制策略具有较高的响应速度。显然,无需PI参数整定的有限集模型预测控制（FCS-MPC）技术是一种极具潜力的先进控制策略。然而,现阶段不论是光伏发电系统本体还是FCS-MPC策略都存在着亟待解决的问题,具体为:非隔离型逆变系统的光伏组件、逆变器和电网会形成高频共模回路,易产生较大的漏电流,恶化并网电流,甚至会威胁人身安全;FCS-MPC的计算量会随着逆变器电平数的升高呈指数增加,并且其价值函数中不恰当的权重因子会降低系统的整体性能;采用FCS-MPC作为控制策略时逆变器普遍存在着输出电流谐波大、开关频率不固定等固有问题,导致系统效率降低、滤波器设计难度增加。为此,本文以非隔离型5L-ANPC逆变器为研究对象,以FCS-MPC为控制策略,从FCS-MPC计算量的降低,漏电流的抑制,并网电流谐波的减少,滤波器设计难度的降低,综合系统效率的提高等问题开展研究,以实现光伏发电系统的“低计算量、高安全、低谐波、低成本、高效率”的性能指标要求。论文的主要内容与创新点如下:1.首先,阐述了非隔离型5L-ANPC逆变器的拓扑结构和工作原理,建立了传统FCS-MPC的数学模型;其次,针对FCS-MPC策略中计算量大的问题,提出了一种新型电容电压平衡策略,消除了权重因子,减小了计算量,从而减轻了处理器的计算负担。2.针对非隔离型5L-ANPC并网逆变器存在的漏电流问题,提出了一种基于单矢量的零共模MPC策略。该方法在每个采样周期内只选择19个零共模矢量作为候选矢量,有效地抑制了漏电流。在仿真和实验验证中,通过与减共模MPC策略对比,验证了提出方法的有效性和优越性。3.针对零共模MPC策略存在的输出谐波大问题,提出一种新型的基于双矢量的低谐波模型预测控制策略。该方法在每个采样周期内使用两个矢量跟踪参考电流,并进一步通过给两个矢量分配最优的作用时间来提高电流跟踪的精度。该方法可以在不引入权重因子的前提下,实现了漏电流的有效抑制和输出电流谐波的大幅降低,提高了并网电流质量。仿真和实验结果验证了提出方法的有效性。4.针对低谐波MPC策略存在的开关频率不固定问题,提出了一种基于多矢量的恒定开关频率MPC策略。该方法不同于以往利用价值函数直接选择合适候选矢量的思路。为了实现系统开关频率的固定,该方法创新性地利用价值函数选择扇区来间接地确定多个候选矢量,并精确利用价值函数的计算结果确定了它们的占空比。其中,选择的多个矢量能够在每个开关周期内实现一相开关切换两次,另外两相开关切换一次的切换模式,完成了开关频率的固定,从而降低了滤波器的设计难度。在开关频率固定的基础之上,提出方法还优化了矢量顺序,降低了在扇区切换时不必要的开关损耗。仿真和实验结果验证了提出方法的有效性。5.针对恒定开关频率MPC策略开关损耗大的问题,提出了一种低开关损耗的MPC策略。该方法采用价值函数,依次选择大扇区、六边形扇区,最后在菱形扇区中确定候选矢量。在每个开关周期内,候选矢量共形成三段式序列。其中,在三相PWM序列中,总有一相开关未发生切换,且剩余两相开关仅切换一次。因此,开关损耗降低至原来的50%,逆变器的综合效率得以大幅提升。仿真和实验结果验证了提出方法的有效性。