近些年,以永磁同步电机（Permanent-Magnet Synchronous Machine,PMSM）作为推进电机的船舶直流推进系统备受关注。在船舶直流推进系统的结构中,电解电容因其寿命短、故障率高等缺点被认为是其中最脆弱的部分之一。目前,采用高可靠性的薄膜电容已逐渐成为趋势,但是低容量的薄膜电容易造成直流环节电压振荡。针对这个问题,利用模型预测控制能够同时处理多目标优化的优点,将直流环节电压振荡问题归纳于带约束的模型预测控制问题,可以简化系统的设计。然而,传统模型预测控制由于候选电压矢量过少而存在转矩脉动较大的问题。本文从改善模型预测控制下的LC滤波器-逆变器-PMSM驱动系统的稳态控制精度和稳定性两方面展开研究,其中,电容采用薄膜电容。第一,在推导直流推进系统的稳定条件之后,从模型预测控制的基本特征出发,给出了有限控制集模型预测电流控制的基本原理,以及两步预测方案来补偿计算延时。第二,针对低采样频率下存在的稳态控制精度较差的问题,提出了三相占空比模型预测电流控制。所提策略通过离散空间矢量调制技术建立了一个包含61个候选三相占空比的集合,从而降低了转矩脉动;同时,为了减少优化算法的计算量,先判断实际最优电压矢量所在区域后,再从该区域中选出最优三相占空比。所提寻优方法将预测回路的计算次数从61次降低至14次。第三,针对恒功率负载引起的稳定性问题,提出了电压预测补偿策略。所提策略通过在三相占空比模型预测电流控制的代价函数中加入电压稳定约束项后,有效抑制了直流环节电压振荡现象;同时,对系统进行建模和小信号分析后,推导出补偿前后系统的输入阻抗和输出阻抗;在此基础上,用奈奎斯特稳定判据证明了补偿前后系统的稳定性,并详细分析了电压稳定约束项的权重系数对系统稳定性和电机运行性能的影响。最后,在1k W的电机实验平台上分别对所提出的两个策略的有效性进行实物验证,并给出了相应的实验结果和实验结论。本文利用带电压约束的三相占空比模型预测电流控制策略,解决了模型预测控制下LC滤波器-逆变器-PMSM驱动系统稳态控制精度较差以及直流环节电压振荡的问题。确保了直流推进系统的稳定运行,对电力推进船舶的发展具有重大意义。