对电气传动系统的可靠性及功率要求较高而供电电压受限的领域,如新能源汽车、电动船舶、电动飞行器等,多相电机凭借着转矩脉动小、容错能力强和低压大功率输出等独有的优点而成为传统三相电机强有力的竞争对手。但是多相电机的数学模型更为复杂,这极大地提高了驱动控制算法的设计难度。有限控制集模型预测转矩控制（Finite Control Set Model Predictive Torque Control,FCS-MPTC）的控制结构简单、动态响应快,并且易于处理非线性的多变量约束,将其引入多相电机控制具有重要的意义。本文以双三相永磁同步电机为研究对象,根据定子磁链、转矩与负载角之间的关系设计出一种控制目标转换方法,消除了多电压矢量调制FCS-MPTC中电压矢量占空比计算过程的权重系数。该方法不仅使合成电压矢量更加精确,而且解决了电压矢量占空比计算中权重系数整定复杂的问题。随后,为进一步改善双三相永磁同步电机系统的稳态运行性能,将调制范围扩展到了整个扇区平面。最后,采用锯齿载波解决了多电压矢量调制时开关序列不对称的问题,从而使逆变器输出参与调制的真实电压矢量。本文的研究内容主要包括以下几个部分:1.简要分析了双三相永磁同步电机驱动系统的数学模型。建立自然坐标系下的电机模型并通过矢量空间解耦变换实现了降阶解耦,随后将基波平面的电机分量变换到旋转坐标系下。此外,分类阐述了六相电压源逆变器驱动的双三相永磁同步电机的电压矢量。2.研究了三种FCS-MPTC的基本原理。对不同控制集的单电压矢量FCS-MPTC、单虚拟电压矢量调制FCS-MPTC以及预合成虚拟电压矢量占空比调制FCS-MPTC做了详细阐述,通过仿真平台验证以上FCS-MPTC策略的控制效果并分析各自的局限性。3.针对相邻虚拟电压矢量调制FCS-MPTC因权重系数而难以精确合成电压矢量的问题,提出了一种无权重系数的电压矢量占空比计算方法。为进一步改善稳态运行性能,采用无差拍转矩控制原则扩展了调制范围。此外,应用锯齿载波调制方法将真实电压矢量的开关序列作用于逆变器。最后,通过仿真验证了所提算法的可行性。4.设计实验验证的方案并搭建了双三相永磁同步电机FCS-MPTC实验平台,通过实验验证所提出的改进多电压矢量调制FCS-MPTC的有效性和优越性。