永磁同步电机(PMSM)具有高效率、高功率密度、高转矩惯量比等特点,在电动汽车、伺服系统、航空航天等领域的应用越来越广泛,因此研究分析高性能的永磁同步电机驱动系统具有十分重要的经济和社会意义。本文首先建立三相PMSM数学模型,分析传统矢量控制方案、电压空间矢量脉宽调制原理,再对MPC原理及模型建立方法进行分析。重点对模型预测控制(MPC)原理进行理论推导,给出MPC预测模型的建立方法,并以此为基础建立PMSM的模型预测速度控制系统。其次,针对直接转矩控制系统转矩脉动大的问题,将PMSM的直接转矩控制方式和模型预测控制相结合,从而建立PMSM的模型预测转矩控制系统,并给出MPC控制器的设计方法。搭建PMSM的模型预测转矩控制系统的仿真模型,将之与传统的直接转矩控制系统进行对比,分析PMSM模型预测转矩控制系统在动态响应、抗负载扰动以及降低转矩脉动方面的优势。然后,分析基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的PMSM转子位置估算算法的原理,将MPC和EKF相结合,设计了基于EKF的PMSM的MPC控制系统,并对该算法进行了分析。经仿真表明基于EKF的PMSM模型预测控制策略具有良好的动静态性能、转速辨识能力,且具有良好的鲁棒性,能够在各种运行情况下正确估算转子位置以及电机转速,控制性能优越。设计了基于MPC的永磁同步电机控制系统最后,以TMS320F28335DSP芯片为核心,建立永磁同步电机驱动控制实验平台,对本文研究内容的有效性和正确性进行验证。