有限控制集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)技术作为电力电子功率变换器中一种新颖的控制方法,相较于传统的PI控制,具有控制方式灵活、动态性能良好、鲁棒性强等优点,在级联H桥(Cascaded H-bridge,CHB)变流器中得到了越来越多的应用。本文首先阐述了国内外CHB变流器(包括逆变器和整流器)控制方法,并从改善稳态性能、减轻计算量、权重系数消除、开关故障诊断和开关损耗均衡等方面对电力变流器模型预测控制方法展开详细评述。针对CHB整流器FCS-MPC方法无法同时解决计算负担重、稳态性能差和需要权重系数的问题,本文提出了一种分层型FCS-MPC方法,并将其应用于单相CHB整流器。所提方法的基本原理类似空间矢量调制,与空间矢量调制不同的是,该方法是一个分层控制结构,第一层用于实现交流电流的跟踪,第二层用于实现直流电压的调节。该控制方法兼具计算负担低、稳态性能好和无需权重系数等优点。针对CHB整流器开关故障诊断的问题,本文提出了一种基于电压误差的开关故障诊断方法。该方法分两步执行,第一步定位故障模块;第二步定位故障开关。所提方法能够在不增加额外硬件情况下用最短的时间检测出故障开关。针对现有CHB整流器FCS-MPC方法存在开关损耗不均衡的问题,本文提出了一种基于改进PI的开关损耗均衡方法。所提方法的基本原理是通过调节直流侧电压不平衡使开关损耗均衡。此外,所提出的开关损耗均衡方法还能有效降低开关损耗。最后,本文把FCS-MPC方法拓展到CHB光伏逆变器。基于FCS-MPC方法,CHB光伏逆变器能够实现独立的最大功率点跟踪控制和网侧电流正弦且功率因数为1的控制。