永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)因其具有效率高、节能而且运行性能可靠等诸多优秀品质被广泛应用于现代工业控制中,具备良好的发展与应用前景。但在不同的工业场合与应用中对电机驱动控制的基本要求也不尽相同,首先在汽车电机驱动系统控制电机的基本要求为具有大转矩、宽调速和高输出功率的密度等;而在智能化的机器人驱动控制系统相关的领域中,衡量其驱动伺服系统整体性能的重要三个标准则是高控制精度、高可靠性和迅速的响应性能。随着对电机的高性能调速控制日益增长的实际需要,传统的控制方法已无法完全满足控制需求,因此有必要研究进一步的控制方法。模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)作为在工业实践中逐渐发展起来的一种算法,并具有较好的控制性能。本文主要针对永磁同步电机调速系统的模型预测控制进行研究。首先,对永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型进行推导,阐述了空间电压矢量脉宽调制及矢量控制原理,建立了永磁同步电机矢量控制系统。其次,在矢量控制的电流环中采用有限控制集模型预测电流控制,构建了永磁同步电机有限控制集模型预测电流控制系统。为解决其电流波动大的问题,结合快速矢量选择方法实现有限控制集占空比预测电流控制,并根据无差拍的思想计算占空比获取更好的转矩输出。由于三电平逆变器相较于两电平逆变器在电压矢量数量的大小和方向上都有增加,并具有谐波少,电流脉动低等一系列优点,在两电平逆变器模型预测控制基础上对预测电流控制在三电平逆变器的应用进行研究,增加了中性点平衡控制策略,并加入延时补偿环节提高控制性能。最后,针对开关频率不固定的问题,将模型预测控制与SVPWM结合,并采用无差拍控制思想对基于SVPWM的永磁同步电机占空比(双矢量)模型预测电流控制和三矢量模型预测电流控制进行研究。在占空比模型预测电流控制中,针对占空比预测控制中电压矢量的全局最优选择问题,采用最优占空比控制方法将每个电压矢量的占空比在带入评估函数之前结合交轴电流无差拍方法预先计算好,保证矢量作用为全局最优,但计算量相对较大且直轴电流脉动抑制在占空比环节计算时没有同时考虑。针对这两个问题,本文设计一种基于直交轴无差拍思想的无评估函数占空比预测电流控制,计算量降低且在占空比计算环节同时考虑了直交轴电流脉动。由于占空比控制本身的局限性,当理想电压矢量位于基本电压矢量内部时,控制误差依旧较大,因此本文在系统的电流环采用三矢量模型预测电流控制改进,并使用无差拍方法进行计算,结合SVPWM来达到对直交轴电流都皆无差拍控制。为了提高系统的整体性能,采用滑模趋近率设计转速环,改善系统的动态性能。通过MATLAB/Simulink平台对上述研究内容进行仿真,验证了算法的可行性和有效性,与理论分析一致,达到了预期的效果。