能源短缺与气候变暖问题使得新能源汽车在世界范围内得到大力推广,而内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)凭借其体积小、效率高、功率密度大、较表贴式永磁同步电机更强的负载能力等优点,在新能源汽车应用电机中占绝对主流地位。模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)作为先进控制策略,因其良好的动态性能而在工业中获得越来越多的应用。电动汽车要求电机必须能跟随驾驶所需要的转矩,同时对行车过程中的复杂工况能够快速响应,因此本文以IPMSM为研究对象,针对电动汽车全速域控制下的模型预测控制方法进行以下研究:首先,总结PMSM控制策略和MPC研究现状,分析和比较连续集和有限集这两种PMSM控制系统常用的MPC策略。建立d-q坐标系下IPMSM数学模型,并根据MPC基本理论,对该模型进行线性化和离散化处理,获得状态方程形式的离散预测模型,为研究全速域控制下的IPMSM模型预测控制奠定基础。其次,研究永磁同步电机的全速域控制策略。对永磁同步电机MTPA控制和弱磁控制理论进行数学推导,针对其数学意义和物理意义,将其改写成基于MATLAB语言的数学模型来求其数值解,解决弱磁控制无法获得解析解的问题,并提出一种全速域平滑切换的控制方式,通过该方法可获得全速域控制下的交、直轴电流。搭建IPMSM传统双闭环PI调节器控制仿真模型,验证上述电流控制方法在实现全速域控制时的可靠性。然后,研究MPC控制下的IPMSM全速域控制。首先采用级联型结构实现电机控制,设计有限集模型预测转速控制器和电流控制器。由于级联结构复杂,无法实现整体性能优化,并影响系统动态响应性能,提出非级联MPC控制策略;定性和定量分析影响模型预测控制稳定性的参数。结合MPC和前文提出的全速域控制策略,对比分析有限集MPC和传统PI控制在PMSM全速域运行下的动态响应能力和负载能力等。仿真表明,相对于PI控制,模型预测控制的响应速度更快,加减载时的动态性能更好;与级联型MPC相比,非级联型MPC的计算复杂度更低,控制性能更优。最后,搭建PMSM驱动系统实验平台,并通过软件编程实现MPC算法。实验验证了仿真的正确性,表明采用MPC实现电机控制能获得优良的动态性能,适用于电动汽车的复杂工况。