发电机作为电力系统当中的重要元件,其非线性作用对于其静态稳定性及暂态稳定性均有不同程度的影响。尤其对于不同的励磁系统模型作用下的发电机单机系统扰动过程的影响更为复杂。本文研究了计及不同励磁系统模型及发电机非线性作用时,发电机的静态稳定性及其典型扰动过程分析,为电力系统的仿真研究提供了合理参考和依据。主要成果如下:1)提出了多端点量迭代的基于有限元法的发电机功角特性计算方法,对比研究了同步发电机非线性及励磁调节共同作用下的静态稳定性。结果表明,励磁调节器作用时发电机的静稳极限要增大,但若同时考虑同步发电机饱和作用,静稳极限要有所减小。2)基于发电机实用模型,通过对发电机运行点处作线性化处理得到了发电机的线性化模型。运用线性化模型的饱和参数推导了计及发电机非线性作用的静态稳定判据,说明装设励磁调节器后发电机的极限功率出现在功角d>90o处,进入人工稳定区,增大了静态稳定区域的范围。考虑发电机非线性作用后,静态稳定区域的范围将有所减小。3)考虑发电机PID动态校正器及电力系统稳定器共同作用时,对比分析了发电机非线性作用对于典型小扰动和大扰动仿真结果的影响。结果表明考虑发电机非线性作用后小扰动曲线的振荡频率有所下降,阻尼比有所增大;对于大扰动的情况,角速度的振荡幅度变大,功角曲线的差别明显。4)建立了不同励磁系统模型的离散化方程,结合发电机场-路-网耦合时步有限元模型,对比了不同励磁系统数学模型单独作用及附加电力系统稳定器共同作用时的发电机单机无穷大系统扰动仿真结果,分析结果得到以动态校正器为基础的励磁系统具有控制效果明显、调节方便的优点,同时附加电力系统稳定器PSS后,对于系统低频振荡的抑制有较好的效果。