VIENNA整流器是一种高功率因数、低谐波、输出电压可控的三电平PWM整流器,在对电网无污染的前提下实现了 AC/DC的电能变换,现已受到国内外学者和企业的广泛关注。如何控制VIENNA整流器对于提高其性能具有重要意义。有限状态模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)凭借其无需 PWM 调制、控制参数整定,可同时优化多个目标的优势在电力电子领域得到诸多应用。本课题将FCS-MPC拓展至VIENNA整流器以改善系统性能。本文研究了适用于VIENNA整流器的FCS-MPC策略,在两相静止坐标系数学模型的基础上,结合其三电平电压空间矢量建立了开关状态表,根据性能需求给出价值函数,最终构建了 VIENNA整流器FCS-MPC系统。针对传统FCS-MPC控制策略矢量选择次数多,程序执行时间长,计算量大的弊端,提出了一种基于扇区划分快速矢量选择方法的简化FCS-MPC控制策略,分析了其工作原理,给出了该简化策略减少矢量选择次数,降低程序计算量的依据。针对VIENNA整流器三电平拓扑的中点电压平衡问题,结合FCS-MPC可灵活处理多个优化目标的特点,将中点电压优化目标加入到整个价值函数中,并通过权重因子约束选出使价值函数取得最小值的一组开关状态用于整流器控制,从而调控中点电压平衡。搭建了一台以TMS320F2812DSP为控制核心的实验样机,给出了系统软硬件设计方案,其中硬件包括系统输入、输出滤波器,驱动电路,采样调理电路,过压过流保护电路;软件包括主程序和中断服务程序。在样机上完成了传统电压定向电流解耦控制和简化FCS-MPC的实验验证。对结果进行了对比,表明传统控制策略与简化FCS-MPC策略在稳态控制性能上相当,在动态性能上,尤其是电流动态响应速度方面,简化FCS-MPC控制策略明显快于传统控制策略,改善了系统的动态性能。