近些年来,永磁同步电机逐步取代异步交流电机成为应用于轨道交通运输的主流电机类型。轨道交通用的牵引电机功率很大,开关器件需要工作在较低的开关频率下以降低开关损耗;且由于高铁时速常在300公里左右,其牵引电机需稳定工作在较高转速。所以综合高速低开关频率的工作条件,牵引电机在低载波比下的调速系统设计需要考虑多方面的问题。本文基于电流PWM预测控制理论,对永磁同步牵引电机调速系统低载波比下的电流环进行了性能分析与改进设计。首先,本文以表贴式永磁同步电机为控制对象,介绍了其工作原理与数学模型,以工程方法整定了双闭环PI调速系统的转速环与电流环PI控制器参数,之后分别在高载波比与低载波比下进行永磁同步电机调速系统的对比仿真,通过分析得出双闭环PI控制并不适用于低载波比下永磁同步电机控制系统的结论。其次,本文就电流PWM预测控制(PWM predictive control,简称PPC)中电流预测模型的获取进行研究。首先介绍了传统电流PPC系统的原理,通过分析发现低载波比下的逆变器延时不可忽略,因此将逆变器与电机模型进行一体化建模,获得一体化电流预测模型。并考虑到模型离散化误差,通过预估控制周期1/2时刻的电流来校正离散化偏差,提出了一体化预估校正电流模型。通过仿真与分析,对比了三种电流预测模型的精度、稳态性能与动态性能。再次,对于模型预测偏差问题从电机参数误差和电压命令角度误差两方面进行讨论。对于由电机模型参数不准确引起的电流稳态误差,本文通过对一体化预估校正电流预测模型中电流误差与电压命令误差的关系的分析,提出了改进的电流误差积分补偿方法;对于矢量控制中电压命令角度误差引起的电流稳态误差,本文提出了适用于低载波比情况下角度补偿策略。通过仿真与分析证明了其效果。最后,以NI c RIO-9033为核心控制器搭建了永磁同步电机实验平台,在低载波比工况下,对传统电流PPC系统、一体化电流PPC系统及一体化预估校正电流PPC系统三种电流预测系统的控制性能,以及基于一体化预估校正PPC系统的传统、改进的两种电流误差积分补偿方法的性能进行了实验验证。