永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）因其具有结构简单、转动惯量小以及功率密度高等优点,目前已普遍使用在工业机器人以及轨道交通等领域。与此同时二极管钳位型（Neutral Point Clamped,NPC）三电平逆变器因其电压谐波含量小并且拓扑结构相对简单,所以在多电平逆变器的各种拓扑结构中得到了较多的应用。但由于存在着中点电位波动以及增大系统计算负担等问题,所以如何对其进行有效控制已成为研究的热点。另外在PMSM的高性能控制系统中,模型预测转矩控制（Model Predictive Torque Control,MPTC）也以其快速的动态响应以及可实现多目标的控制等优点受到了越来越多的关注,但同样也存在着权重系数难以整定以及控制性能不稳定的问题。所以针对以上问题,论文围绕PMSM、模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）、权重系数消除以及中点电位控制展开研究。主要内容包括:（1）首先在三种不同坐标系下对PMSM的数学模型进行建立,之后详细介绍了NPC三电平逆变器以及MPC的工作原理。（2）研究PMSM三电平MPTC系统的设计方法,在此基础上针对三电平中点电位不平衡问题,在价值函数中加入了对中点电压以及定子电流限幅的约束,完成对PMSM三电平MPTC系统的改进,使得改进型PMSM三电平MPTC系统具有更为优秀的中点电位控制能力。（3）针对改进型PMSM三电平MPTC存在计算量大以及权值系数需要整定的问题,设计一种无权值系数的模型预测磁链控制（Model Predictive Flux Control,MPFC）算法。通过将MPTC中对电磁转矩以及定子磁链控制转换成定子磁链矢量的控制,省略掉传统MPTC中繁琐的权重系数调节过程。在此基础上结合中点电位控制策略以及精细矢量分区策略来有效减少系统的计算负担,提高了PMSM三电平无权值MPFC系统的控制性能。（4）针对传统以零矢量为第二作用矢量的占空比控制策略中占空比环节不能完全发挥作用的缺陷,设计一种改进型调制占空比控制策略,通过将扇区内的三个可供选矢量分别进行占空比计算,选择最优的矢量组合,进一步地降低了系统计算负担。并将其与PMSM三电平无权值MPFC结合,使得改进型调制占空比MPFC系统转矩以及磁链脉动更小,对于中点电位的抑制更迅速稳定。经过仿真分析,本文设计的PMSM三电平无权值MPFC系统在省略了传统PMSM三电平MPTC系统权值整定过程的情况下,减小了系统的转矩以及磁链脉动,提高了系统的控制性能。而在此基础上设计的改进型调制占空比MPFC系统与PMSM三电平无权值MPFC系统相比,在进一步地增强中点电位控制性能的同时对转矩以及磁链的控制效果也得到有效提高,验证了该控制策略的优越性和可靠性。