电力系统中存在着大量的控制问题，非线性控制理论的发展为解决这些问题提供了更好的工具。然而，由于电力系统自身的复杂性，一般不能直接套用这些理论。本报告从电力系统中的一些实际问题出发，对一些非线性控制方法进行了改进和发展，并将之应用到实际电力系统控制器设计中。主要工作包括：　　 (1)电力系统输入输出反馈线性化控制问题。由“结构算法”所得到的标准型的线性部分子系统并不一定是Brounovsky标准型，报告揭示了它是完全能控性和完全能观性；在此基础上又考虑了系统的最小实现问题，得到了系统可仅通过部分与输出相关的状态反馈或者量测静态反馈实现线性化的充要条件，进而构造观测器，通过输出反馈渐近实现系统的线性化；在最小相位假设下得到了系统的输出反馈镇定控制器。应用此方法设计的发电机励磁与汽门协调的输出反馈镇定控制器取得了良好的仿真效果。　　 (2)电力系统的切换控制问题。首先考虑了可比的解耦可线性化标准型的非线性切换系统的镇定控制问题。结果表明，当切换律未知时，在一些较弱的条件下即可以实现系统的全局镇定。随后又给出了可以通过反馈将非线性系统转化为可比的解耦可线性化标准型的充要条件。它还可以用于一类更广泛的非线性系统的局部镇定。报告中将此方法应用于电力系统，考虑其正常和非正常的几种工作状态下的数学模型，将之作为切换子系统，从而设计出了发电机励磁与汽门协调控制器。在该控制器作用下，系统除了能在故障后迅速恢复稳定外，还能自动适应线路的开断。　　 (3)电压型逆变器(VSI)的通用PWM生成方法。报告从冲量等效的角度出发，给出了功率采样的概念，在此基础上提出了一种通用的PWM算法一直接PWM方法(DPWM)，它适用于一般的k桥臂VSI，并且计算非常简单。为了从理论上说明DPWM方法的性能，报告还证明了它与常规的空间矢量PWM以及单周控制之间的等价性，它表明该方法实际上是空间矢量PWM以及单周控制的一种数字实现。由于这一方法是本质的，它可以很容易地扩展到其它情况，如多电平VSI、串级型VSI，电容器中点抽头VSI，以及随机PWM等等。仿真和实验都证明了该方法的正确性和高效性。　　 (4)电力有源滤波器(APF)的前馈-反馈电流跟踪控制。报告中采用基于控制Lyapunov函数的方法，构造了基于4桥臂VSI的APF的电流跟踪控制器，其中前馈部分可以快速跟踪负荷变化情况，而反馈部分可以实现渐近跟踪并可用于调节收敛速度。由于控制输入限幅，APF的电流可跟踪范围α-β-0坐标下通常可由一个多面体表示，其分析比较复杂和困难。本报告采用Clark逆变换将其转化到新的坐标系下，从而将可跟踪范围映射为一个规则的立方体，大大简化了对控制输入限幅影响的讨论。仿真结果验证了所设计的控制器的性能。　　 (5)APF工业样机的研制与实验研究。介绍了研制的APF工业样机的主电路以及控制系统的软硬件结构，并对无功补偿、平衡三相负载、负荷投切以及消除电流谐波等工况进行了动模实验，取得了良好的效果，这表明提出的PWM生成方法以及电流跟踪控制方法具有很强的实用性和工业应用价值。