随着光伏产业的发展,三电平功率变换器如T型三电平等的性能和需求日益增长,传统的线性控制方案无法满足功率变换器的非线性需求。得益于数字技术的提升,以有限集模型预测控制（Finite Control Set-Model Predictive Control,FCS-MPC）策略为代表的非线性控制方案被广泛应用于三电平变换器控制技术中,FCS-MPC的设计原理简单,具有动态响应快和鲁棒性强等优点。然而,模型预测控制本身仍存在计算量大、权重系数优化、开关频率不固定等问题。针对以上缺陷,设计了基于FCS-MPC的T型三电平逆变系统并提出了改进策略。本文的主要工作如下:分析了T型三电平逆变器的工作机理,建立其在旋转坐标系下的数学模型,在此基础上设计模型预测控制器,设计以交流电压和直流母线电压为控制目标的代价函数,然后根据T型三电平空间矢量分布特点,对27个空间矢量进行遍历寻优,确定单个周期的最优控制矢量,输出开关信号。同时分析系统模型失配问题的影响因素,分析不同的阻感参数对模型预测控制器的影响。针对模型预测控制器在遍历寻优时计算量大的问题,提出了一种T型三电平并网逆变器计算量优化的FCS-MPC方法。通过构建基于电压矢量的单目标代价函数,避免设计权重系数问题,减化单次寻优的步骤;然后利用冗余小矢量对直流母线电位的影响,优化有限控制集,使每个控制周期的预测次数由27次减小至3次,在保证中点电位平衡的同时提高寻优效率。此外,为了提升预测精度,提出了采用矢量的加权误差方最小的控制集划分依据,并利用矢量角补偿系统延迟,使并网电流质量得到改善。针对模型预测控制器的开关频率不固定问题,提出了一种T型三电平逆变器双阶段FCS-MPC方法。在双阶段模型预测控制器中,建立双代价函数依次执行,包括电流预测控制目标函数和中点电位预测控制目标函数,前者基于逆变器交流测数学模型构建,通过预测参考电压矢量,控制逆变器输出电流,后者根据零序注入原理,将附加的调制信号均分,进行遍历寻优,通过输出合适占空比的电压矢量,有效平衡直流母线中点电位,同时利用PWM调制的优势固定了开关频率,降低了电流纹波。