一、勵磁系統(tǒng)控制
在眾多改善發(fā)電機穩(wěn)定運行的措施中，提高勵磁系統(tǒng)的性能被認為是有效和經濟的措施之一。勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的一個重要組成部分，對發(fā)電機的動態(tài)行為有著很大的影響，可以幫助提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定極限。早期的勵磁系統(tǒng)是通過手動控制來調節(jié)勵磁繞組的電壓以維持所需的發(fā)電機端電壓和相應的無功出力。
1.1勵磁方式的改進
目前，勵磁系統(tǒng)可按勵磁功率源的不同歸納為三大類：（1）直流勵磁系統(tǒng)，通過直流勵磁機供給發(fā)電機勵磁功率；（2）交流勵磁系統(tǒng)，通過交流勵磁機及半導體可控或不可控整流供給發(fā)電機勵磁功率；（3）靜止勵磁系統(tǒng)，它從機端或電網經變壓器取得功率，經可控整流供給發(fā)電機勵磁功率，其形式通常為自并勵或自復勵的。
自并勵或自復勵的半導體勵磁系統(tǒng)由于響應速度快、無旋轉部件、制造簡單、易維修、可靠性高，可適用于大容量機組，且對于水輪發(fā)電機組而言布置方便，并有利于緩解水輪機甩負荷時的超速引起的過電壓問題，故目前在大中型水電機組中得到推廣應用，并正進一步用于火電機組。
1.2 勵磁控制策略的發(fā)展
考慮到發(fā)電機是一個非線性強、工況多變的復雜對象，要想提高勵磁系統(tǒng)的控制品質和魯棒性能，有效措施是采用非線性控制理論和方法。隨著非線性控制理論的不斷發(fā)展，在電力系統(tǒng)控制中的應用越來越廣泛，各種非線性勵磁控制也迅速發(fā)展起來，主要有以下幾種勵磁控制方法：
（1）李雅普諾夫函數法。該方法以李雅普諾夫第二穩(wěn)定性理論為基礎，通過構造能反映機組運行規(guī)律的李雅普諾夫函數，并以其作為小目標設計控制律。該方法直接考慮了勵磁系統(tǒng)的非線性特性，原理簡單，易于掌握，然而具體設計中的李雅普諾夫函數不易得到，在工程應用中面臨著限制。
（2）反饋線性化法。反饋線性化法包括微分幾何法、直接大范圍線性化和逆系統(tǒng)方法等若干種設計手段。微分幾何法利用微分幾何這個數學工具，通過合理的坐標變換找到非線性反饋規(guī)律，引入虛擬控制量將非線性系統(tǒng)映射為一個線性系統(tǒng)，適合于仿射非線性系統(tǒng)。
（3）H∞勵磁控制：該控制方法是一種綜合考慮控制系統(tǒng)的魯棒性和目標函數優(yōu)的控制方法，以某運行區(qū)問的性能指標為目標函數，設計的參數具有更低的靈敏度，控制器具有較強的魯棒性能。
?。?）變結構勵磁控制：變結構控制魯棒性強，通過滑動模態(tài)切換控制，強制系統(tǒng)在滑面上運行以使系統(tǒng)鎮(zhèn)定?；谄胶恻c處近似線性化模型設計了VSC勵磁控制器，該控制器具有一定的魯棒性能，但平衡點處近似線性化模型決定了它不能從根本上解決電力系統(tǒng)控制器的魯棒性問題，采用基于反饋線性化模型的非線性變結構勵磁控制，并采用附加勵磁的控制方式，提出了同時改善發(fā)電機功角穩(wěn)定和電壓動態(tài)特性的變結構勵磁控制設計方法。
?。?）自適應勵磁控制：自適應控制通過連續(xù)測量控制對象的動態(tài)特性，與所希望的動態(tài)特性相比較，從而判斷勵磁系統(tǒng)運行狀態(tài)并選擇預設的控制參數，該方法能有效地解決勵磁控制器對運行工況變化的魯棒性問題，控制性能較好。
?。?）智能勵磁控制方法：隨著智能控制理論與方法的不斷發(fā)展，以模糊邏輯控、神經網絡控、專家系統(tǒng)控制為代表的智能控制方法在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的研究和應用，已成為控制領域重要的一個發(fā)展趨勢。模糊控制無需建立對象的數學模型，具有較強的魯棒性，控制機理符合人們對工業(yè)過程的直觀描述和思維邏輯，是解決對象非線性特性的一種有效途徑?，F在已經形成了許多種基于神經網絡的控制器設計方法?；谀：曰貧w滑動平均模型的自組織穩(wěn)定器、自適應自調整模糊勵磁控制器將神經網絡控制應用于發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的設計，利用神經網絡控制算法來設計智能勵磁控制器，取得了較好的性能和效果。
二、發(fā)電機系統(tǒng)的綜合控制
發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)和調速器是發(fā)電機綜合控制的重要內容，只有勵磁系統(tǒng)控制而沒有良好的調速器控制則不能從根本上提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；相反，只有調速器而沒有性能良好的勵磁控制器的共同作用，也不能達到理想的控制效果。因而勵磁系統(tǒng)與調速器的綜合控制成為發(fā)電機組控制的主要發(fā)展趨勢。綜合控制器的一路輸出控制發(fā)電機勵磁電流，一路輸出控制汽輪機汽門開度，實現對發(fā)電機頻率、有功功率、端電壓、無功功率、電流、功角、磁通等運行變量的控制。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)和調速器的綜合控制一直是發(fā)電機控制中的研究熱點，現代控制理論也廣泛應用于發(fā)電機組的協(xié)調控制。
智能控制作為一個學科分支只有二十余年的歷史，目前其理論體系還處于不
斷完善的過程中。智能控制技術在發(fā)電機系統(tǒng)中的研究與應用，總的來看，還處于不斷上升和發(fā)展的階段，仍有不少需要解決的問題，如：智能控制器的非線性處理能力、控制算法的復雜程度、控制的實時性、魯棒性等。建立符合實際的發(fā)電機系統(tǒng)數學模型，采取既符合理論、又適用于工程實際的智能控制理論和方法，對發(fā)電機系統(tǒng)進行有效、高質量的調控，對現代電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行也同樣非常重要。結合發(fā)電機系統(tǒng)這個實際對象，將先進智能控制策略引入到發(fā)電機系統(tǒng)中來，應用智能控制技術的成果，如模糊控制、神經網絡控制、支持向量機控制，將是今后發(fā)電機系統(tǒng)控制的一個主要發(fā)展方向，具有十分重要的應用價值。
三、結論
發(fā)電機控制中如何采用智能控制，采用何種理論和方法，控制器的穩(wěn)定性、魯棒性與實時性如何，能否達到滿意的效果，這些方面的研究還有待繼續(xù)深入。在進行系統(tǒng)分析與設計時，充分利用智能控制的非線性、自適應、自學習、變結構等各種功能來克服發(fā)電機系統(tǒng)的強非線性、耦合、工況變化范圍大、干擾大等不利因素，并可以提高系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性。因此，結合對象的實際特點，研究適用的智能控制理論方法，解決發(fā)電機組控制中的一些關鍵問題所涉及的研究內容是相當豐富的，由于作者的水平限制，會有許多考慮不到的地方，希望以后的研究者結合實際多做些這方面的工作。
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