同步发电机励磁控制对电力系统稳定性的提升具有明显的作用,且能够有效地改善电力系统的动态性能。在实际运行中,励磁控制系统的性能会受外部电网结构与参数变化的影响,尤其是容易受到同一电厂其它机组或地理位置较为邻近的电厂机组的影响。因此,为了能更准确地设计同步发电机励磁控制系统,提高其控制性能,考虑外部电网的等值模型是很有必要的。首先,本文对同步发电机励磁控制系统进行简要论述,并对励磁控制方法研究现状以及电网等值方法的研究现状进行较系统的论述。为将电网等值方法与最优励磁控制系统设计相结合,本文先后介绍了两种电网等值模型以及采用最优控制理论设计励磁控制器的流程。为了考虑外部电网的静态影响与动态影响,本文基于电网静态等值模型与动态等值模型,采用非线性最小二乘法与动态潮流拟合算法对电网等值模型进行了参数辨识,并在Matlab平台下搭建相应的仿真模型,进行算例分析,仿真结果表明本文采用的电网等值模型以及相应的参数辨识方法均是合理、有效的。在辨识出电网等值模型参数后,本文建立了同步发电机—电网等值模型的线性化数学模型,并进一步推导了静态等值与动态等值线性化状态空间方程。以该方程为基础,分别设计了静态等值最优励磁控制器(SLOEC)和动态等值最优励磁控制器(DLOEC),将外部电网的影响引入励磁控制器的设计中。最后,本文分别在两机无穷大系统和四机两区域系统中进行了静态和暂态等多种工况的仿真分析与对比,仿真结果表明电网等值最优励磁控制器可以有效地提升电力系统的静态稳定性和暂态稳定性,论证了本文提出的基于电网等值的最优励磁控制器设计方法的有效性与优越性。