随着全球气候问题的不断加剧,使用清洁能源的电动汽车在世界范围内受到广泛的关注和研究。目前应用于电动汽车的永磁同步电机具有大功率、高转速等特点。在大功率应用中,为控制驱动系统的动态损耗,需要限制逆变器中功率半导体器件的最高工作频率。另一方面,高转速导致控制系统的载波比进一步降低,因此低载波比条件下的控制策略成为研究热点。在低载波比条件下,电机的电流耦合效应更加严重,其次在数字化控制器中,控制频率较低导致控制延时增大,耦合效应与延时作用叠加将会导致控制系统失稳。因此本文针对低载波比条件下的永磁同步电机,以电流控制器为主要研究对象,旨在优化控制系统的动态特性以及研究系统稳定性的提升。首先本文在d-q同步旋转坐标系下建立了永磁同步电机数学模型,证明了永磁同步电机模型的d-q轴间存在电流耦合效应,且耦合程度与电机基频成正比。之后针对逆变器的不同调制原理进行研究,并推导了调制技术的数字化实现原理及方法,作为后续研究基础。其次本文研究了电流耦合效应对矢量控制系统的影响,通过离散域下的零极点分布图,对传统PI控制器和复矢量电流解耦控制器进行了理论分析。实验结果证明,复矢量电流解耦控制器有效抑制了d-q轴电流在动态过程中的控制误差,解决了传统方法中参数失配及稳定性减弱的问题。此外为验证该方法在电机高速区的有效性,本文设计了基于单电流环的弱磁控制系统,实验结果证明该方法消除了转速和电流的动态振荡。为解决数字化延时效应导致控制系统失稳的问题,本文针对延时环节对控制系统的影响进行了理论研究,提出了基于模型预测的延时补偿控制方法。同时,在低载波比条件下证明了开环模型预测方法的输出电流存在较大的稳态误差。对此本文基于模型参考自适应方法对预测模型加以改进,并对其有效性进行了验证。最后通过仿真和实验证明,在相同控制条件下,基于模型预测延时补偿控制方法的系统动态特性更优。最后,本文搭建了基于GaN器件的电机驱动控制系统,分析并研究了GaN在硬开关应用中的优势。针对GaN器件驱动设计过程中功率部分到门极驱动环路的噪声耦合效应,分析了产生噪声耦合的关键因素并设计了噪声抑制电路。最后在基于GaN器件的电机驱动控制平台上,对比低载波比时传统PI控制器、复矢量电流控制器和基于模型预测延时补偿控制器的系统特性,证明了延时补偿控制系统具有更优的动态特性,系统稳定性也得到了提升。