近年来随着人类社会的快速发展,能源消耗日益增加。传统化石能源不仅不可再生,还被证实是造成环境污染的主要原因之一。风能、太阳能等可再生能源的使用可促进节能减排、减少环境污染。并网变流器作为重要的电力电子变换装置,是联系可再生能源发电系统与大电网的接口,其控制策略的研究具有非常重要意义。模型预测控制(MPC)具有易于处理系统约束和多目标优化等优点,被广泛应用于电力电子领域。本文以三相并网整流器为研究对象,以降低其功率跟踪误差、保持开关频率恒定、减小谐波含量为目标,主要对三相整流器有限状态模型预测控制(FCS-MPC)及其改进控制策略进行了研究。首先,建立了三相整流器数学模型,详细介绍了FCS-MPC策略的原理,并指出FCS-MPC的缺点——采样频率高、开关频率不固定、功率控制误差大、计算量大。针对FCS-MPC计算量大的缺点,有学者相继提出提出基于单矢量和基于双矢量的低复杂度模型预测(LC-MPC)方法,这些方法利用同步坐标系下功率的复共轭作为控制变量,通过对误差矢量的位置判断,减少了指标函数计算的次数,有效降低了计算复杂度。但是稳态跟踪精度仍然较差,被控系统存在较大的功率误差。其次,在对基于单矢量的LC-MPC(1V-LC-MPC)方法进行研究的基础上,利用低复杂度模型,提出一种基于开关状态函数计算的双矢量模型预测控制(2V-MPC)方法。该方法分析了三相整流器开关状态信号特点,直接计算开关状态函数,借助PWM调制在每个扇区内用两个相邻有效矢量构建虚拟矢量。然后在此基础上提出三矢量模型预测控制(3V-MPC)方法,插入零矢量优化开关状态函数,通过精确分配矢量作用时间使功率控制更加精确,理论上实现稳态无误差。最后在3V-MPC基础上进行调制,得出开关频率恒定的模型预测控制(CSF-MPC)方法。最后,通过搭建三相整流器仿真模型和实验平台,对传统1V-LC-MPC方法、所提2V-MPC、3V-MPC和CSF-MPC方法进行仿真验证和实验测试。结果表明,本文提出的CSF-MPC方法不但保留了传统MPC快速动态响应特性,而且可以在较低的采样频率下实现开关频率恒定和更精确的功率控制效果。