永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)具有结构紧凑、功率密度与工作效率高等优于异步电机的特性,其高效节能优势与我国高速铁路与轨道交通绿色、可持续发展的目标相吻合;因此,着力攻关“永磁同步电机牵引系统”中的关键技术,改善其传动控制性能,进一步提高系统工作效率,已成为当今轨道交通与电力传动领域的前沿课题。“单相脉冲整流器”与“牵引电机及其逆变器”是永磁同步电机牵引系统的关键组成部分,它们共同承担了牵引网能量传递与转换的重要作用。然而,由于列车运行环境的复杂性,以及牵引电机长时间高速运行时的“温升与失磁效应”,实际永磁同步电机牵引系统中广泛存在着电感、电阻与磁链摄动等“参数摄动”因素,以及传感器采样误差、电机摩擦阻尼等“未建模动态”;这些“复合摄动”加剧了电机转速控制的暂态波动,增大了整流器网侧电流谐波与电机dq轴电流控制的稳态误差,进而降低了整流器与电机驱动控制的精度与鲁棒性能,影响到永磁同步电机牵引系统的整体运行效率与列车驾乘的舒适性。因此,本文针对复合摄动条件下永磁同步电机牵引系统的参数辨识与鲁棒控制展开理论和实验研究,其主要内容如下。针对复合摄动条件下单相脉冲整流器的网侧谐波控制问题,提出了整流器网侧电流与直流侧电压鲁棒控制方案。采用双谐波注入法在线辨识网侧电感,根据电感估计值设计了网侧电流自适应准比例谐振控制器;根据整流器系统的状态空间平均模型,设计了直流侧电压超螺旋滑模变结构控制器;仿真与实验结果表明:所提出的鲁棒控制策略可以在实现网侧电感准确辨识的同时降低网侧电流谐波含量,进而有效提高复合摄动条件下单相脉冲整流器控制的鲁棒性能与工作效率。针对单相脉冲整流器控制系统的传感缺失问题,提出了基于Walcott-Zak滑模观测器的容错控制方案,以实现系统在传感缺失条件下的强鲁棒控制。该方案利用观测器产生解析冗余,通过对比归一化残差与阈值定位故障传感器,采用观测器观测值代替故障传感器采集值实现容错控制;仿真与实验结果表明:所提出的算法可以在准确观测网侧电流与直流侧电压的同时,在10个系统采样周期内快速诊断故障传感器并实施容错控制,有效提高了传感缺失条件下单相脉冲整流器控制的鲁棒性能。针对复合摄动条件下PMSM转速与电流的鲁棒控制问题,提出了基于扰动观测器的电机转速控制策略与基于自适应鲁棒控制的电流控制策略。其中,对于转速环控制,将电机复合摄动因素合成为集成扰动项,采用扰动观测器对其进行在线观测,以补偿转速控制误差;电流环在通过鲁棒反馈提高电机电流控制稳定性的同时,采用非光滑投影自适应律在线辨识电机参数;仿真与实验结果表明:所设计的控制算法可以在实现电机参数准确辨识的同时,有效降低电机转速控制的暂态波动与电流控制的稳态误差,进而提高复合摄动条件下PMSM控制的鲁棒性能。针对PMSM的最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)控制问题,提出了一种基于扰动注入法的鲁棒MTPA控制方案。该方案以零定子电流幅值变化率为优化目标,通过电流环给定向电流矢量角中注入一个低幅值高频信号,采集其在定子电流幅值中的注入响应,配合比例积分控制器实现MTPA模态下最优电流矢量角的自适应控制;仿真与实验结果表明:所提出的鲁棒MTPA控制方案可以在1s内准确跟踪定子电流最优矢量角,有效提高了电机MTPA控制模态的工作效率。本文针对复合摄动条件下永磁同步电机牵引系统的鲁棒控制问题,以“单相脉冲整流器的网侧电流/直流侧电压控制”与“PMSM的电流/转速控制”为研究重点,进行了深入的理论与实验研究;所提出的控制方案具有“结构简单、参数易整定、设计灵活、处理器资源占用率低”等优点,更便于在电力牵引控制系统中数字化实现。研究成果对于提高复合摄动条件下永磁同步电机牵引控制系统的鲁棒性能与工作效率具有一定的理论意义,对于实现列车高品质、高效能运行具有一定的实用价值。