近年来,化石能源日渐消耗,包括光伏发电在内的可再生能源成为研究的热点,模块化多电平换流器是一种新型的换流器,适用于高电压、大功率的工作环境,将其用作光伏逆变器,具有便于模块化控制,降低谐波畸变率等优势。随着太阳能渗透率的不断增加,光伏电站运行稳定性对于电力系统的安全运行产生重要的影响,因此国家电网公司要求光伏发电系统具备一定的低电压穿越能力,其针对的故障通常指电网短路故障,而短路故障中最为常见的是不对称故障,因此研究网侧不对称故障下MMC光伏并网系统的控制策略具有一定的实际意义。本文以MMC光伏并网系统为研究对象,研究了在电网不对称故障工况下MMC的运行状况,运用模型预测控制的方法在交流侧逆变器部分和直流侧光伏发电单元部分制定了控制策略。模块化多电平换流器的稳态运行需要实现交流电流控制、相间环流抑制、子模块电容电压均衡等目标,模型预测控制适用于这种多变量、多约束的非线性系统,而当交流侧发生不对称故障时,相关控制机理同正常运行工况会有所不同,需做具体分析。首先介绍了MMC光伏并网系统的拓扑结构,讨论MMC运行原理,介绍了实现光伏发电单元最大功率追踪控制的方法,在此基础上对MMC交流侧连续数学模型和离散数学模型进行推导,为后续模型预测控制做理论准备。详细分析了网侧不对称故障下交流侧不同的控制目标对于MMC电容电压波动、交流电流峰值等性能的影响,确定消除交流电流负序分量为控制目标。另外,不对称交流量的正负序分离在控制过程中计算交流电流参考值至关重要,借助二阶广义积分器实现两相静止坐标系下的正负序分离。介绍了模型预测控制的基本原理,采用分层预测控制的思想分别实现交流电流追踪和环流抑制的控制目标。在交流电流控制中,考虑到功率不平衡会增加输出电流峰值的风险,制定了限制峰值的策略。在环流抑制环节中,首先分析了不对称故障下桥臂功率的变化情况,在此基础上又详细推导了环流成分,并改进传统的单阶预测控制方法,运用多阶预测控制的抑制效果更为显著。在阀级控制中,改进传统的电容电压排序方法,不仅能保证电容电压的均衡,同时还能降低器件的开关频率,降低开关损耗,延长器件的使用寿命。考虑到在交流侧抑制交流电流峰值会降低MMC输出的有功功率,为保证交直流侧功率平衡,通过模型预测控制的方式实现定功率控制从而降低光伏单元输出的有功功率,保证直流母线电压的稳定。建立交流侧模型预测控制算法的离散传递函数,利用朱利判据验证算法的稳定性,并对算法进行相应的改进,提高其稳定裕度,在电感等参数发生变化的时候,系统能继续保持稳定运行。最后在RT-LAB实时仿真平台上搭建了 MMC光伏并网系统的模型,对模型进行分割处理、编译运行,对上述控制理论进行了验证分析,与传统PR控制策略进行对比,模型预测控制响应时间短,动态性能更好。