电力电子变换器在能源转换以及并网的可控、高效以及可靠运行中起到了非常重要的作用,其控制性能直接影响系统输出的电能质量。考虑到电力电子变换器的固有特性,具有控制灵活、无需调制单元、能够实现多目标非线性控制等优点的有限控制集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)已经成为电力电子变换器控制领域研究的热点。在FCS-MPC系统中,控制动作是由一个单一的控制器来实现的,这个控制器从所有有效开关状态中在线选择使预先定义好的、能代表系统期望性能的代价函数最小的开关状态作用于电力电子变换器。因此,适当的代价函数可以优化许多重要参数(如开关频率,开关损耗,无功功率、电动机转矩脉动等)。这样,预测控制器可以取代传统系统中的调制单元和级联多环路PI控制,同时可以提供在多目标必须被同时满足的场合所需的工业灵活性、简单化和基于软件的优化解决方案。本文中,以三相电压型逆变器为控制对象详细讲述了FCS-MPC的控制原理,分别对其基本思想、预测模型、代价函数及权重系数设计和滚动优化做了阐述。首先,比较了FCS-MPC与传统控制方法的优劣性,本文对传统滞环电流控制方法和基于脉宽调制的线性控制方法做了介绍,并且通过Matlab/Simulink仿真给出了滞环电流控制方法和FCS-MPC方法在相同条件下的控制对比。其次,分析了FCS-MPC存在的一个问题即计算时间所产生的延时对系统的影响,传统FCS-MPC在延时补偿问题上采用拉格朗日外推法对未来参考值进行修正,但这种方法在参考值出现阶跃变化时峰值较大。考虑到三相系统变量的矢量表示法后,能够根据一次采样时间的矢量角变化来估算未来参考值,改善其参考值阶跃变化时峰值较大的问题,并且给出了有延时不补偿、有延时用外推法补偿参考值和有延时用矢量角补偿法三者的对比情况。最后,将改善后的FCS-MPC策略应用到光伏并网以及电机拖动当中,通过Matlab/Simulink仿真进一步验证这种方法的可行性以及有效性。