电力系统的稳定与控制一直是电力系统研究的重要课题。电力系统稳定运行是电网安全运行的关键，一旦遭到破坏，必将造成巨大的损失和灾难性的后果。发电机励磁系统是电力系统的重要组成部分，励磁控制的主要任务是维持发电机或其他控制点的电压在给定范围内以及提高电力系统运行的稳定性。长期以来，励磁控制一直是提高电力系统稳定性最经济最有效的手段之一。然而传统的PID控制，PSS(电力系统稳定器)和LOEC(线性最优励磁控制)的设计都是基于某一平衡状态的近似线性化模型，只适用于改善小干扰稳定性问题，但却存在一个不可避免的缺点，那就是当电力系统遭受大干扰使实际的状态点偏离设计所选的平衡点较远时，控制效果就会大大减弱，难以令人满意。 而且随着电力系统的发展，输电容量的增加，电网规模的扩大，用户用电质量要求的提高，以及电力电子技术的发展和计算机运算能力的提高，越来越多的新技术、新设备和新策略被应用于电力系统的运行控制中。灵活交流输电系统就是目前被广泛研究和应用的一种技术，它可以有效地提高系统输电容量，增强系统稳定，改善电能质量，但同时也增加了系统的控制难度。因此，电力系统励磁与FACTS系统的控制设计研究具有十分重要的意义。 论文利用非线性控制的基本原理和控制方法，结合电力系统的特点，针对各种系统装置，建立合适的数学模型，并在此基础上提出相应的3种控制策略和设计方法：1，利用无源性的思想方法，对发电机励磁和SVC同时进行控制和调节，利用反步设计方法得到SVC的控制设计，并根据协调无源性的特点，得到了发电机励磁的控制，使整个系统达到系统功角和电压双重稳定的效果。由于整个设计过程没有采用任何线性化的处理，充分利用了系统的非线性性，保证了本文所提出的控制律在非线性系统中的适用性；2，用直接反馈线性化、非线性控制和参数自适应控制方法，设计电力系统中SVC与发电机励磁自适应控制器。对于电力系统中存在系统参数的不确定性问题，由于系统参数往往和系统实际运行状态相关，这使电力系统的稳定性降低，也增大了系统稳定控制的难度。并考虑了系统参数的具体特点，实现了系统参数与状态的解耦，利用参数自适应控制方法，获得系统目标跟踪及稳定控制；3，基于微分代数控制系统的反馈线性化方法，进一步研究了带有负荷的电力系统中静止无功补偿器和发电机三阶模型的励磁控制，表明带有线性负荷和SVC装置的非线性微分代数系统仍可以通过状态反馈精确线性化，得到具有代数方程的Brunovsky标准型。