永磁同步电机具有结构简单、转矩电流输出比高、功率密度大等优点,广泛应用于航空航天、轨道交通、船舶工业等诸多领域。模型预测控制策略在永磁同步电机系统高效能稳定运行等方面显现出了巨大的应用潜力,但要作为永磁同步电机系统控制领域的关键核心技术,仍面临诸多问题。为此,本文以两电平电压源型逆变器供电的永磁同步电机系统为研究对象,围绕永磁同步电机系统模型预测转矩控制策略中,转矩波动大、参数鲁棒性差的问题展开研究。针对两电平电压源型逆变器供电的永磁同步电机系统,分别详细论述了两类模型预测转矩控制策略,即有限控制集和连续控制集模型预测转矩控制策略的基本元素—控制集、预测模型、最优矢量/最优控制律。并对两类模型预测转矩控制策略在永磁同步电机系统应用中各自存在的主要问题与解决难点进行剖析。针对经典有限控制集模型预测转矩控制策略中权重系数整定繁琐等问题,通过分析永磁同步电机电磁转矩,定子磁链幅值参考值及定、转子磁链夹角三者之间的内在联系,推导参考定子磁链矢量。在此基础上,构建定子磁链矢量预测模型,并设计仅含有定子磁链矢量误差项的价值函数。以定子磁链矢量预测模型与无权重价值函数为核心框架,提出一种无权重模型预测转矩控制策略。实验结果表明:无权重策略可以有效提高电磁转矩和定子磁链的控制精度。针对经典有限控制集模型预测转矩控制策略中备选矢量个数有限、占空比调制未有效利用的问题,构建扩展控制集。结合离散占空比技术,提出全新的合成备选矢量的方法,同时直接获得相应的占空比信息。在扩展控制集的基础上,设计与之对应的基于区域划分的最优矢量选择机制,提出离散占空比模型预测转矩控制策略。结果表明:离散占空比策略可明显增加备选矢量个数,且使得最优矢量的预测过程与占空比计算过程合二为一,降低了从扩展控制集中确定和输出最优矢量的复杂度,提高算法的计算效率。针对经典连续控制集模型预测转矩控制策略参数鲁棒性差的问题,提出了一种鲁棒非线性预测转矩控制策略。通过分析永磁同步电机的参数非线性,构建永磁同步电机非线性数学模型。在此基础上设计扰动观测器和非线性预测转矩控制器,以期实现对扰动进行实时观测及电磁转矩的高精度控制。实验结果表明:鲁棒非线性预测转矩控制策略可以有效增强算法的参数鲁棒性。