模型预测控制（MPC）具有原理简单、易于处理非线性约束等优点,在学术界和工业界得到了广泛关注与研究。本论文针对MPC在三电平逆变器驱动异步电机调速系统中的应用进行了广泛深入的研究,实现了无速度传感器运行。中点电位波动是三电平中点钳位式拓扑的固有问题,通常需要在调制策略中加以考虑,因此三电平逆变器的调制策略较传统两电平而言更加复杂。本文对正弦波载波调制（SPWM）和空间矢量调制（SVM）进行了研究,总结了前人的研究成果,提出了一种新型的零序分量注入策略,可以使SPWM与SVM等效,并进一步给出了整个复平面内统一的判定条件和注入公式。转速自适应全阶观测器可以实现对异步电机磁链和转速的观测,具有估计精度高鲁棒性强的特点,其反馈增益矩阵的设计是一个研究热点。本文总结了常见的极点移动类设计方案,提出了一种新的极点配置策略,实现了极点移动类配置方案的统一。传统应用于三电平逆变器的MPC需要调试3个权重系数,并且不对电压矢量的切换加以限制,不利于实际工业应用。本文提出了一种低开关频率MPC,仅包含2个权重系数,然后设计了两种开关矢量表,并进行了实验验证,系统在各种工况下的平均开关频率为600 Hz。同时,本文也从直接抑制开关损耗的角度提出了一种MPC方法,进行了仿真验证。基于无差拍控制的思想,本文提出了两种无权重系数模型预测控制策略,适用于对开关频率没有严格限制的高性能调速应用。这两种方法均在静止坐标系中实现,不需要电流环参数整定,不需要权重系数调试,具有很好的动态性能和稳态性能。同时,本文以其中一种方法为例对参数鲁棒性进行了简要分析。本文中提出的方法均可以实现无速度传感器运行,同时实现中点电位平衡控制。本文选取了其中较为优秀的算法,以电流谐波大小为指标与矢量控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）进行了详细的对比,验证了本文所提MPC的有效性和优越性。