随着我国社会经济的发展,电网结构日趋复杂,要保证电能质量,使得电力系统安全、稳定运行,对发电机励磁系统的研究具有十分重大的意义。优良的励磁系统可以维持发电机端电压水平、可以提高电力系统运行的静暂态稳定性,还可以对水轮发电机组无功功率进行合理分配,为用户提供合格的电能。而水轮发电机组中,励磁系统的核心部分是对其控制方式的研究,本课题的提出意在选取一种比较优越的励磁控制方式,或者将其中两种、三种励磁控制方式结合在一起,形成一种性能更为优越的励磁控制方式。首先,本文根据发电机及电网运行方式,建立了发电机数学模型,它包括六个电压微分方程、六个磁链代数方程、两个转子运动微分方程和一个电磁转矩方程。还建立了励磁系统数学模型,它包括励磁系统结构、功率单元数学模型、AVR数学模型,并将励磁系统对电力系统的影响进一步加以说明。其次,本文对励磁系统控制单元模型进行建立,控制方式采用开环控制、常规PID控制、非线性PID控制、模糊PID控制,并对比几种控制方式的优缺点。最后,在几种励磁控制下,合理设置系统参数,利用MATLAB中的Simulink模块库,合理选取仿真对象进行仿真实验。分别采用上述励磁控制方式对发电机在满负荷运行、部分负载运行时进行仿真,并对几者的仿真结果进行综合对比分析。通过仿真,可总结出非线性PID控制、模糊PID控制方式都具有调节速度快、上升时间短及超调量小等优点。但是,模糊PID控制相对于非线性PID控制,它的快速性、稳定性有一定提升,其上升速度、恢复时间也相对较优越。