五相永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）具有容错能力强,转矩脉动小,低压大功率输出等特点,在轨道交通、电动汽车和船舶电力推进等电气化交通领域得到广泛研究。模型预测控制（model predictive control,MPC）算法具有动态响应快,原理简单等优点,在电力电子变换器与电机驱动系统中受到广泛关注。本文以五相PMSM驱动系统为研究对象,围绕其MPC算法开展了详细深入的研究。主要研究内容如下:针对五相PMSM驱动系统,首先建立了其数学模型,分析了共模电压产生原因,为后续章节控制算法的研究奠定基础。连续集模型预测控制（continue control set MPC,CCS-MPC）算法通过脉宽调制（pulse width modulation,PWM）输出参考电压矢量,控制精度高。然而,应用到多相PMSM驱动系统时,空间矢量脉宽调制（space vector PWM,SVPWM）实现复杂。为简化CCS-MPC算法,提出一种简化的多相SVPWM算法。有限集模型预测控制（finite control set MPC,FCS-MPC）算法思想直观,易于处理非线性约束,广泛应用于三相电机驱动系统。应用到五相PMSM驱动系统中时,由于电压矢量丰富,FCS-MPC算法计算量很大。针对该问题,本文提出一种基于相邻矢量的低复杂度FCS-MPC算法。采用虚拟电压矢量构造控制集,实现三次谐波抑制。为避免评估所有虚拟电压矢量,分析了稳态和动态过程中参考电压矢量的分布规律,筛除冗余矢量,有效减少了在线枚举计算的次数。在定子绕组正弦分布的五相PMSM中,基于虚拟电压矢量的FCS-MPC算法可以降低计算量、提高稳态性能。引入占空比的思想,可以进一步提高稳态控制精度。然而,这类基于虚拟电压矢量的FCS-MPC算法直流电压利用率较低。为提高直流电压利用率,本文提出一种高电压利用率的占空比FCS-MPC算法。选择大矢量构造控制集并计算占空比,可以充分利用直流母线电压。然后,根据占空比范围设计两种不同的占空比分配方法,保证基波空间伏秒平衡的前提下尽量抑制谐波电流。传统低共模电压FCS-MPC算法计算量大、参数整定困难且稳态性能较差。因此,本文研究了两种新型虚拟电压矢量合成方法,并提出基于虚拟电压矢量的低共模电压FCS-MPC算法,抑制共模电压的同时提高了稳态性能、降低了计算量。在此基础上,分析了死区时间对共模电压的影响,揭示了共模电压尖峰的产生机理,提出一种基于占空比的低共模电压FCS-MPC算法,消除死区时间造成的共模电压尖峰。在长电缆供电和功率器件开关速度较快的电机驱动系统中,由于传输电缆与电机阻抗不匹配,电机端会发生电压反射现象。传统FCS-MPC算法可能会选择不合适的电压矢量,造成线电压极性反转,从而导致电机端出现幅值为3Vdc的差模电压尖峰,损坏电机绝缘。为抑制电机端差模电压尖峰,本文提出一种低差模电压尖峰FCS-MPC算法,通过优化控制集,避免选择会造成线电压极性反转的电压矢量,从而降低线电压尖峰幅值。与低共模电压FCS-MPC算法结合,提出一种可以同时抑制差模电压尖峰与共模电压的FCS-MPC算法,差模电压尖峰降低1/3,共模电压幅值降低80%。最后,搭建了小功率实验平台,对上述控制算法进行了实验研究,以验证算法的正确性和有效性。