目前，永磁同步电机（permanent magn- et synchronous machine, PMSM）由于其转矩密度大、效率高等优点，在电力拖动系统中得到了广泛的应用。为了实现永磁同步电机转矩调节的快速响应，将直接转矩控制（DTC）代替了磁场定向控制（FOC)^[1]。相比较FOC,DTC由于它没有电流控制回路，转矩响应速度快得多。由于传统DTC有两个非线性迟滞比较器和开关表转换器,从而导致可变的开关频率和大的转矩脉动^[2]。

针对上述问题，国内外学者进行了大量的研究，提出了很多改进的直接转矩控制方案。如空间电压矢量调制^[3]，无差拍控制^[4]、占空比调制^[5][6]和预测控制^[7][8]等。预测控制主要有转矩预测控制和模型预测控制（mo- del predictive control，MPC），然而转矩预测控制无法考虑系统的约束，如电流约束。模型预测控制作为一种实时在线优化的控制方法，其概念简单并可以考虑系统的多个影响因素，在电气传动和功率变换器领域得到广泛的关注^[9]。

随着数字信号处理器计算能力的迅速提升，有限集模型预测（finite control set model predictive control，FCS-MPC）也被应用于永磁同步电机驱动系统中。本文深入分析有限集模型预测直接转矩控制的原理，设计考虑不同约束条件的成本函数来进行性能优化，如转矩跟踪、最大转矩电流比（maximum torque / current，MTPA）及电流约束。并利用成本函数来估算有限控制集中各电压矢量的占空比，从而求得两电平逆变器的最优电压矢量作为系统的控制量。