永磁同步电机因其功率密度大、响应速度快等特点在交流调速系统中得到广泛应用。相比于永磁同步电机的矢量控制方式,直接转矩控制方式具有转矩直接闭环、响应速度更快和结构简单等优势,使得直接转矩控制方式成为永磁同步电机驱动控制领域的研究热点。针对直接转矩控制转矩脉动大的问题,从转矩脉动抑制的角度出发,将模型预测控制算法引入到直接转矩控制系统中进行了深入研究。首先,通过不同坐标系的变换推导了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型,结合对空间矢量技术调制技术及直接转矩控制算法的解析,从原理上找到了在直接转矩控制方式下永磁同步电机产生较大转矩脉动的原因。其次,介绍了模型预测的原理,并将模型预测算法引入到电机模型中,以此建立了永磁同步电机的预测转矩控制算法。并对永磁同步电机预测转矩控制算法进行仿真模型的搭建并给出仿真结果,通过仿真结果发现预测转矩控制算法的转矩脉动抑制效果比直接转矩控制的效果更佳,但同时也发现了预测转矩控制算法存在计算量大和过量控制的问题。然后,针对预测转矩控制算法中存在的计算量大和过量控制导致转矩脉动仍然较大的问题。提出了一种电压矢量快速筛选和占空比结合的改进预测转矩控制算法,有效地解决了算法在每个采样周期内计算量大和过量控制的问题,同时消除了价值函数中的权重系数从而优化了算法。最后搭建改进预测转矩控制算法的仿真模型,将其仿真结果与直接转矩算法和预测转矩控制算法的仿真结果比较,证明改进预测转矩控制对转矩脉动有明显的抑制效果。最后,在理论推导和仿真验证的基础上,以DSP/F28335为核心控制芯片,设计了控制电路及电机功率驱动电路并搭建永磁同步电机控制系统实验平台。通过实验验证了改进预测控制算法对优化转矩脉动的有效性。