永磁同步电机因其具有结构紧凑、功率密度大、效率高、调速范围广等优点而在各种工业领域中广泛应用。在一些特殊应用场合,如煤矿井下开采和深海石油钻井等,逆变器与永磁电机往往相距较远,二者之间常需使用长动力电缆连接。然而,逆变器输出PWM电压波经过长电缆传输后会产生行波反射效应,在电机端产生过电压问题,从而加剧电机绝缘老化,威胁电机长期安全运行。在逆变器输出侧加装LC滤波器是解决上述问题的一种有效方法,但LC滤波器的引入不仅提高了系统阶数,还存在谐振失稳的风险,进而增加了控制难度,使得传统线性控制方法无法直接适用。现有的线性控制方法在矢量控制的基础上增加LC滤波器控制环或采用有源阻尼等方法以保证系统的稳定性。但这些方法存在级联环路多、动态响应不佳等问题。与传统线性控制相比,预测控制具有原理简单、动态响应快、易于处理非线性和多约束等优点。近年来微处理器技术的进步进一步拓宽了预测控制在电力电子与电力传动领域的应用前景。因此,考虑到上述问题,本文针对带LC滤波器的永磁同步电机驱动系统,基于预测控制理论分别对其电流环和转速环进行优化研究,旨在提高永磁同步电机的控制性能。首先,推导并建立了带LC滤波器的永磁同步电机在dq坐标系下的数学模型,并基于其dq轴等效电路,从理论上分析了系统的谐振失稳机理。其次,为简化控制实现并解决系统谐振问题,提出了一种基于有源阻尼的无差拍预测电流控制方法。考虑到系统阶数高且逆变器输出电压能直接控制的变量是逆变器输出电流即电感电流,因此为了实现简单,本文将对电机定子电流的控制转化为对电感电流的控制,并采用无差拍预测控制原理实现对电感电流参考的跟踪,进而实现对电机定子电流的间接控制。此外,为抑制系统的谐振,在无差拍预测控制的基础上进一步设计了基于电容电压反馈的有源阻尼策略。通过构建电流环离散闭环传递函数,实现了对其闭环稳定性的理论分析。然后,针对所提预测电流控制因其级联的转速环PI控制器导致的动态性能受限问题,进一步提出了一种级联模型预测速度控制方法。在所提预测电流控制方法的基础上,将其转速环PI控制器替换为预测速度控制器,进而提高了电机转速响应速度和抗扰性能。针对传统级联模型预测速度控制存在的稳态性能不佳的问题,提出了一种多目标模型预测速度控制方法,实现了对转速与电磁转矩的优化控制,进而改善了系统稳态性能。此外,构建了转速环离散闭环传递函数,对其稳定性进行了理论分析。最后,分别在MATLAB/Simulink仿真软件以及搭建的实验平台上对本文所提两种控制方法进行了验证。仿真及实验结果表明所提基于有源阻尼的无差拍预测电流控制方法能有效抑制系统谐振并具有良好的稳态及动态性能,且对电机定子电感失配具有很强的鲁棒性;所提级联模型预测速度控制进一步提高了转速响应速度和抗扰性能,并具有较好的稳态性能,且对电机转子惯量和磁链失配具有很强的鲁棒性。