水力发电作为一种清洁能源,在我国应用极为广泛。其中小型水电站建设工期短、见效快,得到国家大力支持,多分布于高山和偏远地区。发电机励磁控制是发电机控制系统的重要组成部分,本文主要研究了小型水轮发电机的励磁控制及其实现方法。利用Matlab中的Simulink建立了线性和非线性励磁调节系统仿真模型。传统PID控制,因参数整定十分繁琐,难以应用于非线性时变系统。为了提高控制性能,本文提出了基于粒子群优化的模糊PID励磁控制算法。采用粒子群优化算法优化初始PID参数,利用模糊控制优化PID增量。仿真结果表明,该算法具有良好的适应性和鲁棒性,能满足水轮机非线性、时变的复杂调速系统的控制要求。基于本文提出算法模型,以及水轮机励磁系统的需求,完成了水轮发电机励磁系统总体方案设计,并采用stm32单片机控制完成了电路与程序设计,并在程序中移植了ModBus协议。实验结果表明该系统有效实现水轮发电机组的励磁控制,在事故中也能有效运行,可满足电力系统的要求,提供高质量的电能。并降低了运行成本,提高了水电站运行与管理的自动化程度,取得了较为满意的结果。