永磁同步电机（PMSM）具有结构简单、功率密度高、可控度高等特点,被广泛应用于船舶动力系统、电动汽车等领域。不同的工作环境也对电机控制系统的精度、鲁棒性提出了越来越复杂的要求。经典的矢量控制和直接转矩控制在很多场合已经无法满足需求。模型预测控制作为一种先进控制方法,具有原理简单、控制效果好、善于处理多目标优化优问题的特点,逐渐成为电机控制的研究热点。在高压和大功率场合,两电平逆变器的应用会受到诸多限制,而多电平逆变器具有输出波形好、谐波含量低、开关损耗低等特点,能够在高压和大功率场合正常运行。而在众多类型的多电平逆变器中,中点箝位型（NPC）三电平逆变器因输出电平数适中,结构相对简单、控制方便等优点得到了众多专家的青睐。因此本文主要研究NPC三电平逆变器驱动PMSM的模型预测控制系统。本文主要研究内容如下:（1）详细介绍了三相永磁同步电机的结构以及工作原理,推导了永磁同步电动机在不同坐标系下的数学模型,并分析讨论NPC三电平逆变器与模型预测控制的原理。通过Matlab建立了传统模型预测转矩控制的仿真模型,分析了传统模型预测转矩控制存在的问题。（2）针对传统模型预测转矩控制存在的问题,提出了一种基于扩展矢量的模型预测转矩控制方法。首先,为降低转矩与磁链的脉动,通过扩展矢量的方式提高备选矢量的覆盖范围,缩小预测值与转矩和磁链给定值之间的误差,有效降低了转矩与磁链的脉动。其次,针对计算量大的问题,通过无差拍控制原理预测出下一周期内的参考电压矢量,排除了多余的备选电压矢量,降低了计算负担;最后,对于权重因子整定问题,直接使用参考电压矢量与扩展电压矢量之间的误差作为价值函数,消除了转矩与磁链的权重因子。（3）为进一步简化模型预测控制算法,提出了一种基于模糊权重因子的模型预测直接转矩控制策略。首先,建立矢量选择开关表,通过判断转矩误差与磁链误差的信号,快速选择备选电压矢量。价值函数在优化过程中只需要进行5次计算,减少了计算量。最后,针对价值函数中固定的权重因子,设计了模糊动态价值函数,利用模糊控制在线整定权重因子。（4）通过Matlab仿真验证了所提出的两种算法的稳态性能与动态性能,并与传统模型预测转矩控制算法进行对比,得出了提出的两种算法都能够有效抑制转矩与磁链的脉动和降低算法计算量的结论。