十三五规划提出“全球能源互联网战略思想”和建设特高压交直流输电线路,确保能源清洁高效传输。能源互联网及相关设备的使用能提高发、输电的经济性和效率,但也增加了电力系统的复杂性,使其稳定性问题日益突出。作为改善电力系统稳定性的措施,同步发电机励磁和静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)受到学者们关注。针对同步发电机励磁和STATCOM协调控制问题,运用Lyapunov直接法,提出能量稳定协调控制方案,将系统的稳定性和电压调节相结合,在确保电压特性的同时改善系统的稳定性。主要内容如下:(1)从工程实际出发,选取同步发电机端电压、转子角速度和电磁功率及STATCOM装设点电压为目标,并确保它们在李雅普诺夫能量函数衰减过程中得到惩罚和控制,满足设计要求和实际需求;(2)针对STATCOM装设在输电线路中点的情况,考虑STATCOM一阶电流源数学模型,提出同步发电机励磁和STATCOM能量稳定控制律。由于STATCOM一阶电流源模型过于理想,因而从STATCOM结构出发,建立STATCOM三阶数学模型,并进行同步发电机励磁和STATCOM能量稳定控制设计。为了避免控制规律中因含有系统参数而不具有鲁棒性,引入d轴和q轴电流,并用局部可测量量表示,提出能量协调鲁棒控制律;(3)搭建装设STATCOM的单机无穷大仿真系统,针对输入型扰动情景和三相短路故障情景,对同步发电机励磁和STATCOM协调控制进行仿真分析与讨论。仿真结果表明:在能量稳定控制下,系统控制目标能够准确追踪其期望值,具有良好的静、动态特性,针对切除故障情景,能量协调鲁棒控制律对于系统参数具有鲁棒性。