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本文以表贴式三相永磁同步电机(PMSM)控制系统为研究对象,对PMSM预测模型的建立方法、级联型PMSM模型预测控制(Model predictive control,MPC)、显式模型预测控制、非级联型多输入多输出模型预测控制和模型预测弱磁控制等策略进行了深入研究。首先,建立三相PMSM数学模型,分析其矢量控制策略,给出模型预测控制原理及模型建立方法。以PMSM在静止及旋转坐标系下的数学模型为基础,分析矢量控制方案、电压空间矢量脉宽调制原理,对模型预测控制原理进行理论推导,给出MPC模型建立方法与离散化方法,为后文研究PMSM模型预测控制技术奠定理论基础。其次,研究PMSM级联型模型预测控制策略。基于PMSM经典级联型电流和转速双闭环控制结构,建立PMSM模型预测速度控制器与电流控制器预测模型,并给出MPC控制器的设计方法。针对MPC在线计算量大、计算周期长的问题,对显式模型预测控制进行研究,给出显式模型预测速度控制器设计方法。在上文理论基础上搭建仿真模型,与传统级联型PI调节器进行对比,分析级联型MPC在动态响应及抗负载扰动方面的优势。然后,进一步研究非级联型多输入多输出模型预测控制策略。针对级联型系统结构复杂、动态响应受限的问题,对非级联结构模型预测控制系统设计方法进行研究,在一个计算周期内同时实现电流、转速控制。基于多输入多输出模型预测控制的多维控制优化能力,为了拓宽永磁同步电机的调速范围,将模型预测与弱磁控制相结合,提出一种具有弱磁功能的非级联型MPC控制器设计方法。基于上述理论搭建仿真模型通过与传统控制方案进行对比验证非级联型模型预测控制策略的正确性与可行性。最后,搭建以英飞凌32位微处理器XMC4500为核心的永磁同步电机驱动控制实验平台,并且设计软件控制流程,通过实验对本文研究内容的有效性和正确性进行验证,实验表明PMSM模型预测控制具有更好的动态性能与抗负载扰动能力。