永磁同步电动机因具有结构简单、体积小、效率高等优点被广泛应用于航空航天、轨道交通、工业机器人等领域,模型预测转矩控制以其动态响应快、简单易实现、可实现多目标控制的优点受到了越来越多的关注,但也存在权重系数难以调节和稳态性能不佳的问题。模型预测磁链控制策略是针对权重系数难以调节的改进方法,通过分析负载角、磁链给定值和转矩给定值的关系,得到参考定子磁链矢量,构建的新型价值函数只包含等效参考定子磁链矢量和磁链预测值的误差项,使得权重系数得以消除,但转矩和磁链脉动大的问题依旧存在。最优占空比模型预测磁链控制策略是为了提高模型预测磁链控制策略稳态性能的一种改进方案,该策略提前利用交轴磁链无差拍原则计算出每一个有效电压矢量的占空比,然后利用价值函数选出最合适的占空比和电压矢量组合,备选矢量幅值大小虽然可以调节,但方向仍是固定的,导致稳态性能改善有限。为更进一步减小转矩和磁链脉动,本文针对永磁同步电动机研究了一种三矢量模型预测磁链控制策略,通过相邻的2个有效矢量和零矢量来合成幅值可调、方向可变的期望电压矢量,三个矢量的作用时间利用直交轴磁链无差拍得到,当备选电压矢量的选择范围扩大后,最优电压矢量的选择会更为准确,有助于改善稳态性能。为了证明三矢量模型预测磁链控制策略的可行性和有效性,本文分别在MATLAB仿真软件和两电平逆变器驱动的永磁同步电动机上进行了仿真和实验研究。仿真和实验结果表明,模型预测磁链控制策略可以避免权重系数的调节,最优占空比模型预测磁链控制策略和三矢量模型预测磁链控制策略在保持模型预测磁链控制策略良好动态响应性能的同时,二者都可以减小转矩和磁链脉动,但三矢量模型预测磁链控制策略在改善稳态性能方面的效果更为明显。