由于永磁同步电机的传统直接转矩控制方法存在电压矢量表中电压矢量较少、单个控制周期内电压矢量幅值固定的特点,不可避免的导致较大的转矩脉动,限制了直接转矩控制方法在低速工况下的使用。因此,通过增加电压矢量表中的电压矢量、引入占空比计算、以及解决优选电压矢量问题的模型预测控制来减小转矩脉动受到越来越多的关注。本文首先针对传统直接转矩控制方法以及模型预测转矩控制的备选电压矢量的局限性,引入了扩展的非零基本电压矢量。并进一步提出了变权重系数占空比模型预测转矩控制和占空比初选模型预测转矩控制两种方法。前者根据磁链和转矩误差,通过模糊控制算法实时调整模型预测控制的目标函数中的权重系数,并使用基于目标函数最小原则的占空比计算方法替代了常用的转矩无差拍占空比计算方法。而占空比初选模型预测转矩控制同样基于扩展的备选电压矢量,但占空比的计算方式有所改变,以转矩无差拍为目标进行求解,再根据得到的占空比值本身对备选电压矢量进行初选,接下来对选择的电压矢量及其占空比进行磁链模型预测计算,选择最优的电压矢量及其占空比。除此之外,针对传统的纯积分法定子磁链计算方法导致的误差问题,加入了高通滤波环节,提高定子磁链的估算精度。为验证本文提出的两种控制策略能否有效减小磁链和转矩脉动,本文分别进行了仿真分析及实验验证。结果表明,基于扩展电压矢量的变权重系数占空比模型预测转矩控制方法和基于扩展电压矢量的占空比初选模型预测转矩控制方法都能有效减小磁链脉动,两者的磁链控制效果相当,而占空比初选模型预测转矩控制具有更佳的转矩控制性能。