近年来,光伏、风能等可再生能源发电受到越来越多的关注,一次全球性的能源变革即将拉开序幕。并网逆变器是可再生能源与电网间的关键接口,控制技术是保障供电质量及电能转换效率的重要环节,本文重点以提高电能质量为目标,开展三相四桥臂并网逆变器预测控制研究,主要内容如下:建立了三相并网逆变器模型。从逆变器拓扑结构入手,分析主电路电流电压方程,建立数学描述模型,推导矢量形式的状态方程;为便于控制算法的数字化实现,对逆变器数学模型进行了离散化;对预测时域和控制时域进行了分析,将离散化的数学模型转换成预测模型,为预测控制器的设计奠定基础。提出并网逆变器的无约束模型预测控制策略。以输出电流最小误差跟踪参考轨迹为主目标,围绕预测模型,设计价值函数,并在价值函数中加入控制变量平滑度作为次要目标;以价值函数最小为目标,得到控制变量最优化解,完成预测控制器的设计;对控制器参数选取进行了讨论,包括预测时域、控制时域和权重系数;搭建仿真平台,对预测控制器控制效果进行仿真,并与有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)和PI控制算法的仿真结果进行了比较分析,验证本文的预测控制效果优于的上述两种控制算法。研究了并网逆变器的约束预测控制方法。为了进一步提高预测控制器性能,给价值函数加入占空比变化率约束,增强抑制谐波的能力;将带约束的价值函数转换为二次规划问题(QP问题),采用神经网络优化算法,快速准确地得到最优控制率;基于仿真平台进行了仿真,验证约束预测控制器可以进一步提高并网逆变器的性能。设计了基于FPGA+DSP系统架构的控制器实现方案。为克服预测控制计算量大、实时性差的问题,提出了基于FPGA+DSP系统架构:利用FPGA并行运算能力强的优势构建预测控制器,发挥DSP接口丰富的优点实现采样、驱动和通信,围绕该结构进行控制电路设计和软件设计;分析了并网谐波产生的原因,针对死区和采样延时的特点,设计了补偿方法,抵消死区和采样延时的影响。搭建了并网逆变器实验平台,针对本文提出的无约束预测控制算法和约束控制算法进行了实验研究,验证了本文方法的有效性。