永磁同步电机以体积小、效率高等诸多优势在现代生活和工业生产中得到了广泛应用,传统控制策略如矢量控制、直接转矩控制等由于动态响应慢、稳态精度低等问题,无法满足高精度快动态的应用场合。模型预测控制作为一种时下热门的新兴控制策略,具有动态响应快、对多输入多输出系统友好、处理多约束条件容易等优点,在电机控制领域得到了广泛研究。然而,现有模型预测控制策略并不完美,存在如计算负荷沉重、工况切换转矩脉动大等缺点。因此,本文以表贴式永磁同步电机为研究对象,以提高系统稳态性能和减小算法计算量为目标,对模型预测控制策略进行深入研究。具体研究内容如下:首先,从永磁同步电机的工作原理出发,建立了永磁同步电机在三种坐标系下的数学模型,给出了两电平逆变器开关状态所对应电压值,并介绍了传统矢量控制算法的基本原理与实现方式,为后续模型预测控制策略的研究奠定基础。其次,详细介绍了模型预测控制的工作原理、五个基本特点及评价函数设计规则;结合传统矢量控制算法,将控制变量进行分类,分别对单矢量模型预测电流控制、单矢量模型预测转矩控制和单矢量模型预测磁链控制这三种控制策略进行深入研究,并通过仿真对比来评估上述三种算法的稳态及动态性能。然后,针对实际数字控制器延时对单步模型预测控制策略的影响,研究了两步模型预测控制策略以补偿系统延时所造成的控制精度下降。在此基础上,针对模型预测控制计算负荷重的问题,将调制电压矢量的跟踪误差作为评价函数的控制变量,从而大幅减小算法计算量。针对单矢量模型预测控制在工况切换时出现电流突变、稳态性能较差的问题,增加每个控制周期所作用电压矢量的数量,以改善稳态性能,抑制脉动;给出仿真验证和对比分析。最后,在基于实时仿真器RT-LAB和实际控制器TMS320F28335的硬件在环测试平台,对所研究的算法性能进行了验证。