本章首先论述了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型，并提出一种基于扩展磁链的变速趋近律滑模观测器的转矩闭环内置式永磁同步牵引电机驱动控制系统转矩和永磁体磁场状况在线监测方法，可为转矩闭环永磁同步牵引电机控制系统提供准确的转矩反馈和永磁体磁链信息，有利于提高永磁同步电机牵引传动系统的鲁棒控制性能和预防不可逆失磁风险，对轨道列车的安全运行具有重要的意义。其主要研究工作归纳如下：

（1）建立了两相静止坐标系下基于扩展磁链的内置式永磁同步牵引电机发生失磁故障时的数学模型，通过选择扩展磁链作为系统状态变量，构建了变速趋近律滑模观测器，来实现扩展磁链的估计。该方法所设计的滑模观测器结构简洁，理论推导和稳定性证明简单，对电机参数依赖较少。

（2）通过观测的扩展磁链来实时估计永磁电机驱动系统的电磁转矩和永磁体磁链。该方法实现的转矩估计值不受交直轴电感和转子磁链变化的影响，进而确保了对转矩变化和永磁体磁链能够进行精确观测辨识。

（3）针对传统PI 控制器参数整定困难、对时变系统控制性能不好且存在超调现象的问题，采用自抗扰控制器代替PI 控制器用于电流环的设计，有效地提高了系统的鲁棒性和动静态性能，动态过程无超调。

（4）搭建RT-LAB 硬件在环实时仿真系统进行实验，其实验结果和MATLAB 仿真结果均显示系统动态响应速度更快，动态过程超调更小，具有更好的系统动态性能和较强的鲁棒性，能以更快的速度跟踪变化量，验证了所提方法的准确性和有效性。

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