交流励磁发电机的励磁电流为低频交流,通过控制励磁电流的频率、相位、幅值和相序,可实现交流励磁发电机的次同步速、同步速、超同步速发电运行,即变速恒频发电运行,并可调节发电机输出有功、无功功率。可深度进相运行而不失步,改善电力系统的稳定性。特别是在变速恒频风力发电系统中,目前是国内外电力系统研究的热点,因此,研究交流励磁发电机的励磁控制对电力系统的发展有深远意义。本文以交流励磁发电机的励磁控制为主题,进行了从理论到实践,从仿真到试验的全面、深入的研究。首先,对交流励磁发电机的运行原理进行了分析,对交流励磁发电机数学模型、坐标变换、运行特性及功率关系进行了理论推导,为全文的研究奠定了理论基础。其次,在交流励磁发电机的数学模型的基础上,进行了矢量定向约束,和矢量解耦分析,形成了基于定子磁链定向的交流励磁发电机的有功、无功功率解耦控制策略,同时,分析了交流励磁发电机的直接功率控制策略。再次,分析了双PWM型变换器的特点、电网侧PWM整流技术及其控制。再次,建立了单机无穷大仿真模型,对基于定子磁链定向的矢量控制策略、交流励磁发电机的直接功率控制策略进行了仿真研究和比较,并最终选取基于定子磁链定向的矢量解耦控制策略作为交流励磁发电机的励磁控制策略。最后,构建了交流励磁发电系统试验系统,并以DSP为控制芯片进行相关的试验研究。