稀土永磁材料的快速发展,使得永磁同步电动机运行性能越来越好,同时微处理器技术、电力电子技术、计算机技术等相关支撑技术的突破,使得对永磁同步电动机转速的精确控制变得简单。对于电动机速度的调控,大多采用转速、电流双闭环级联控制结构,电流环动态响应直接关系着整个速度控制系统的性能好坏。传统PI控制算法存在参数整定困难、外界发生干扰时系统响应速度慢、抗干扰能力差等问题。提出了在电流环采用模型预测控制控制(MPC)算法,模型预测控制采用预测模型、滚动优化和反馈校正等控制策略,控制效果良好,适用于一些难以在工业生产中建立精确数学模型的复杂控制系统。相比PI控制算法,模型预测控制不用进行参数整定,控制器设计方便简单,而且可以处理多变量、多目标和多限制条件的系统,因此具有很大的发展空间。本文首先分析了三相永磁同步电动机的数学模型,以三相静止坐标系及两相旋转坐标系下的数学模型为基础,简述矢量控制(FOC)策略、空间电压矢量脉冲宽度(SVPWM)调制原理,提出了基于i_d=0的矢量控制方法,采用转速、电流双闭环级联控制结构和传统的PI控制算法,对传统PI控制原理进行理论推导,给出PI控制算法原理及模型建立方法。然后对模型预测控制进行概述,本文采用的是有限集模型预测控制,将单矢量模型预测控制运用在内环,对单矢量模型预测转矩控制(MPTC)和单矢量模型预测电流控制(MPCC)原理进行理论推导,介绍了多控制目标和多限制条件的处理方法,给出模型预测控制器的离散化方法与建立方法,为后文研究永磁同步电动机的电流环模型预测控制器的设计奠定理论基础。在上文理论基础上搭建仿真模型,利用传统矢量控制策略进行电机调控,采用i_d=0控制方法,速度环采用PI控制算法,对PI控制算法的积分饱和问题给出两种不同的抗积分饱和方法,比较两者优劣。电流环分别采用PI控制算法和模型预测控制算法,进行比较分析,着重关注两者在静态性能的优缺点,分析电流环采用模型预测控制算法时在动态响应及抗负载扰动方面的优势。对仿真模型中的Clarke变换模块、Park变换模块、SVPWM模块、带有抗积分饱和的PI控制器进行介绍。最后,介绍了永磁同步电动机速度控制系统的硬件设计和软件设计。利用TI公司DSP TMS320F28335设计一套永磁同步电动机调速系统的硬件实验平台,对硬件中的DSP外围电路、整流模块、逆变模块、数据传输模块进行简单的介绍,通过电流采样调理电路将采样到的电流转换成可输入DSP中进行处理的0~3V电压信息,通过速度采样调理电路将编码器的差分信号进行处理。利用Code Composer Studio 6.2.0进行程序的编写,主要介绍了空间电压矢量脉宽调制原理下调制波生成、扇区的判定、调制时间的计算、编码器信息的处理、模型预测控制开关状态等。将控制算法程序烧写到DSP中,对两种方法进行了实验分析对比,证明本文研究内容的实用性和正确性。