摘 要：同步发电机励磁调节对提高电力系统稳定性起着重要的作用，随着快速励磁系统的广泛应用，励磁控制对电力系统稳定性的影响效果越来越明显，科技工作者对发电机励磁控制系统进行了长期而广泛的研究，取得了许多显著的成果。研究主要集中在两个方面：一是励磁方式的改进，二是励磁控制方式的改进。这两方面是相互联系的。随着控制理论的不断发展，励磁控制方式主要经历了三个发展阶段，即单变量控制阶段、线性多变量控制阶段和非线性多变量控制阶段。
关键词：同步发电机;励磁控制方式;单变量;多变量;非线性多变量
一、基于单变量控制方式
单变量控制阶段的控制规律是按发电机端电压偏差△Vt的比例进行调节或△Vt的比例一积分一微分进行调节（PID调节方式）。运用古典控制理论建立按△Vt的比例进行的励磁调节是由于无法对控制对象进行精确的数学模型描述而采取的一种简单实用的控制方法，但对增益K的调整却出现了矛盾。要使闭环系统成为稳定系统，必须将增益K的值限制在一定范围，而要提高系统的稳态精度就得使增益K大于某一值，有时这二者是无法满足的。随之，就诞生了PID调节方式，它在一定程度上缓和了对单反馈量的励磁调节系统，按系统稳定性与按稳态调压精度对调节器放大倍数要求之间的矛盾，它就相当于一台可自动改变增益的比例式调节器。
二、基于现代控制理论的多变量控制方式
为了进一步改善电力系统小干扰稳定性及动态品质，科学工作者提出了线性最优励磁控制方式，简称LOEC。该控制方式由于考虑了电力系统多个控制目标的综合，并采用最优化设计，因而具有更好的动态性能，在鲁棒性和适应性上也有很大的改善。
但是，LOEC励磁控制方式也存在一些不足，首先由于设计是基于平衡点处的近似线性化模型，因而当系统远离所设计的平衡点时或在系统受大干扰引起的暂态过程中，不能够保证具有很好的控制特性，即对系统的运行点变化的鲁棒性得不到保证。
其次所设计的控制器和网络结构相关，对系统网络结构变化的适应能力也无法得到保证。再次在多机系统线性最优分散协调励磁控制中，由于只能获取有限的状态变量，因此只能获得相对次最优的控制效果。最后，与AVR/PSS式励磁控制器相比，往往缺少足够高的电压反馈增益。
三、非线性多变量励磁控制方式
由于电力系统是一个强非线性和结构多变的系统，大多数实际工程控制系统也都是非线性系统。随着非线性控制理论的发展，如微分几何法、直接反馈线性化法，李雅普诺夫函数法，逆系统法等等，各种非线性励磁控制方式也迅速发展起来。
a）李雅普诺夫方法
李雅普诺夫（LyaPunov）稳定性定理是关于运动稳定性问题的一般理论和方法，提出一个多世纪以来，大量学者围绕其应用作了系统的研究。该方法以李雅普诺夫第二稳定性理论为基础，通过构造能反映机组运行规律的李雅普诺夫函数并以其为最小目标进行设计。它的特点是直接考虑系统的非线性特性从而进行控制。将李雅普诺夫函数法运用到单机无穷大系统励磁控制器的设计，并取得了较为满意的结果。另外，该方法具有原理简单易于掌握等优点，但缺点是LyaPunov函数不容易找到。且在多机系统的设计中难以实现分散控制。文献将李雅普诺夫第二稳定性理论应用到电力系统控制中，通过构造反映机组运行规律的李雅普诺夫函数并以其为最小目标进行设计。这些方法直接考虑系统的非线性特性，原理简单，易于掌握。其中推导了以同步发电机机端电压、功角（转子运行角）和转速等作为变量的非线性状态方程，构造出一个能反映机组运行规律的LyaPunov函数，并根据LyaPunov渐进稳定原理设计发电机组的励磁控制规律。用大范围线性化方法将非线性系统转化为线性系统，然后利用线性系统的Lyapunov方法进行设计。但是使用这种方法有一个较大的局限就是李雅普诺夫函数不容易得到，尤其是对于复杂系统，当系统数学模型超过三阶时，寻找李雅普诺夫函数非常困难。
b）基于微分几何数学方法
基于微分几何方法属于反馈线性化方法的一种，它通过合理的坐标变换找到非线性反馈规律，引入虚拟控制量将非线性系统映射为一个线性系统，使非线性系统在一定范围内实现精确线性化，线性控制理论所有的方法都可以直接加以利用，从而把非线性系统的分析与设计转化为线性系统的分析与设计问题。
近年来，许多学者将微分几何方法引入到发电机非线性励磁控制规律的设计中，取得了较为满意的控制效果。该方法的缺点是数学过程复杂、不直观，不易为工程技术人员所掌握。
c）非线性变结构和鲁棒控制设计方法
八十年代以来，变结构控制开始应用于电力系统同步发电机励磁控制器的设计中，研究表明其能有效地解决电力系统控制的鲁棒性问题。
但目前这些方法还存在一些问题，如滑动模态的到达条件比较严格，开关逻辑函数的设计比较困难等。特别是变结构控制的抖动问题严重影响了它的广泛应用。
鲁棒励磁控制的主要目的是通过一种设计方法来保证得到的控制器在预定的参数和结构扰动下仍然能保证系统的稳定性和可用性。目前，己有大量的文献报导了以滑模变结构控制、 控制和 综合理论为代表的鲁棒控制理论在发电机励磁控制器设计中的应用。研究表明，它们具有良好的针对参数摄动、非线性项和不确定的鲁棒性，有很乐观的应用前景。但该设计方法有其不足之处，如控制理论本身有待进一步完善，而且在应用于发电机励磁控制设计时，在模型和实现上还有许多实际问题需要進一步研究。
四、智能控制方法
随着智能控制理论的迅速发展，模糊逻辑励磁控制、基于规则（专家系统）的励磁控制、人工神经网络励磁控制、基于迭代学习算法的励磁控制等许多先进控制策略被广泛地应用到发电机励磁控制中。近年来，模糊控制技术得到了越来越多的重视，模糊控制不依赖对象的数学模型，鲁棒性好，简单实用，可以离线形成控制表存储在控制器中，可以很好地满足励磁控制系统快速反应的要求，因而在发电机励磁控制器的设计上受到关注，并取得了一定的实际效果。
参考文献
[1] 杨冠成.电力系统自动装置原理（第四版）.2007.中国电力出版社.北京34-38
[2] 陆继明，毛承雄.同步发电机微机励磁控制.2005.中国电力出版社.北京77-89