我国一直是世界上稀土供应大国,随着我国对稀土永磁材料不断增加的研究开发力度和相关制造工艺的提升以及对其应用范围的不断拓展,以及永磁同步电机具有高效率、大功率密度、以及构造简单和效率高等优点,因此其被广泛用于航空航天、电动汽车、数控机床及电动汽车领域。电动汽车用的永磁同步电机在运行时受较多因素影响,如外部环境干扰、负载变化、系统参数时变等,导致其运行性能不理想,因此为提升其工作效率和系统性能,需进一步改进发展相关控制技术。直接转矩控制鲁棒性高、参数敏感性低、具有较好的动态控制性能等特点而应用广泛。但由于滞环比较器固有问题,导致系统存在较大的转矩和磁链脉动,同时存在开关频率不稳定,导致影响逆变器寿命等问题。本论文主要包含以下内容:(1)介绍了永磁同步电机驱动系统目前的发展现状,阐述了永磁同步电机经典的矢量控制和直接转矩控制方案及几种常用的优化方式。依据空间坐标转换原理,建立了永磁同步电机三相静止坐标系(A-B-C)下数学模型和两相旋转坐标系下电机方程。基于传统直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)和矢量控制,搭建了永磁同步电机DTC及矢量控制模型,仿真研究DTC及矢量控制优点以及所存在的不足,同时,介绍了SVPWM结构及工作原理并建立仿真模型。(2)阐述了模型预测控制的基本思想、结构组成、工作原理及其在永磁同步电机上的两种应用方式:模型预测电流控制和模型预测转矩控制。模型预测控制解决了传统直接转矩控制上存在的磁链和转矩脉动大等问题,通过仿真实验并与DTC对比,转矩幅值波动下降约43%,证明了模型预测控制的可行性、有效性和正确性。同时为进一步降低转矩脉动,提出了基于占空比调制的永磁同步电机预测转矩控制优化策略,根据转矩脉动预测推导了占空比计算公式,搭建了仿真模型并仿真验证。(3)提出了一种基于扩张电压矢量的模型预测转矩控制控制方法。通过扩展有限控制集中备选电压矢量的个数,采用两步预测得到最优电压矢量,降低电机稳态转矩波动,减少逆变器开关损耗,通过增加其备选矢量,增加了转矩和磁链的控制自由度,建立了仿真模型,并与传统MPC和占空比MPC进行对比,所提策略转矩波动分别下降14%和7%,转速更加稳定,波动范围为MPC的59%,为占空比MPC的72%,验证了所提策略的有效性和优越性。