随着全国电网的互联、超高压电网的建设，电网的安全性日益突出，对电力系统的模型要求更加精确和严谨，对电力系统控制的要求也更加及时和准确。发电机励磁系统已经不单单是用于建立发电机电压、维持发电机电压的稳定。而是从电网的角度要求它发挥作用，即应用自动控制的最新理论与技术，将一个自然的、联系较松弛的电力系统逐渐改变为一个受控的、联系较紧密的系统。由已有的研究与实验结果表明，励磁控制是改善和提高电力系统电压和功角稳定最为有效且经济的技术手段，目前，励磁控制策略也是各种控制理论在电力系统中应用是否可行的试金石。 本文以自动控制理论和发电机励磁控制技术为依托，在了解励磁控制系统研究的意义、研究动态以及实际应用的基础上，在理论上立足于引入先进控制策略，达到改善励磁系统控制效果，增强电力系统稳定能力的目的；在应用方面，尽量满足控制装置实用性与可靠性的要求。 本文的研究工作，主要体现在以下几个方面：(1)应用预测控制理论，将其用于对电力系统励磁控制，推导出基于模型预测控制原理的励磁调节器控制规律的解析表达式；比较了以输出函数和状态空间方程为预测模型的两种预测励磁控制策略的动态特性。此外，还应用模型预测控制理论，研究了发电机组综合控制问题，对其控制规律进行了推导。 (2)编写了电力系统暂态稳定程序，对单机-无穷大系统在多种故障情况下进行了数字仿真，分析和比较了模型预测控制、PID控制、非线性控制等不同控制策略下励磁控制的效果；仿真结果表明，模型预测励磁控制策略具有较强的适应性、同一性和鲁棒性，能显著提高电力系统在大小扰动下的动态特性，提高系统的稳定性。 (3)根据理论推导，对预测励磁控制策略进行数字化实现。为验证基于模型预测控制理论的励磁控制规律的实际控制效果，以四方利水公司已有的技术为基础平台，研制出一台励磁调节器试验样机。该励磁调节器的硬件以DSP为核心、采用开放式的模块化结构设计；软件以模块化设计为主导思想，分层、分模块进行程序编制，并嵌入所推导的基于模型预测理论的控制规律的程序。该样机目前能实现励磁的闭环控制，并取得了较好的实验效果，从而为今后进行样机的动模实验，奠定了良好的基础。