本文就水轮发电机组励磁系统进行探讨,得出了一套可应用于大中型水轮发电机的励磁系统。并在此基础上结合龙首二级水电4#水轮发电机组的试验研究,通过对试验数据的分析,得出的结论对于水轮发电机组励磁运行具有一定的指导意义。本文首先综述了同步发电机励磁系统在电力系统运行中的重要作用,介绍了发电机励磁调节器的发展历史,国内外励磁系统的发展应用现状及其发展趋势。详细分析了励磁系统的组成及重要作用。其次,在概述发电机励磁控制算法的发展历程及应用现状的基础上,介绍了励磁控制方法中的常规PID控制、改进PID控制、电力系统稳定器(PSS)、PID+PSS控制,以及目前研究较热的模糊PID控制、线性最优控制、非线性鲁棒控制等及各自的优缺点和参数的选取。再次,根据以上分析及水电站4#机组具体情况,研制了一套适用于该机组的励磁系统。该系统具有独特的双总线结构、微机/微机/模拟三个调节通道、良好的软件兼容和人机界面、与计算机连接灵活等优点。介绍了该励磁系统的硬件设计、外围接口、通讯规约、软件设计及工作原理。最后,通过对电站4#机组进行发电机升流实验、发电机升压实验、励磁系统闭环及开环实验,分析实验数据及特征曲线,结果表明该励磁系统具有良好的性能。