现代电力系统是一个典型的高维、强非线性的动态大系统，以大机组、超高压、长距离、重负荷、大电网的互联和交直流联合输电为主要特点。在这种情况下，电力系统的局部故障（如短路故障、接地故障、负荷骤降和电压崩溃等）可能会对全网产生较为严重的影响。随着各种新的电力设备的使用、可再生能源（如风电、光伏发电等）的大力开发和利用而形成越来越多的微电网并入主网，在使发电、输电更经济、高效的同时也增加了电力系统的规模、复杂性和不确定性。为了保证和提高电力系统的安全和经济运行，根据系统需要，可以通过对柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System，FACTS)设备的控制和对电力网络参数进行连续调节，在不改变网络结构的情况下，能有效改善潮流分布情况，提高功率输送能力及电压和功角稳定性。因此，研究FACTS设备的非线性控制策略、FACTS设备与电力系统其他设备的非线性分散协调控制策略、多个FACTS设备之间的非线性分散协调控制策略一直是电力系统控制领域研究的热点。本文利用非线性自适应动态面控制方法、鲁棒自适应控制方法、（伪）广义Hamiltonian能量函数方法等研究了含FACTS设备的电力系统非线性控制问题。主要研究成果概括如下:　　(1)考虑在有参数不确定性和外部干扰的条件下，研究了含静止无功补偿器(StaticVar Compensator, SVC)的单机无穷大系统的非线性自适应动态面控制问题。通过把动态面控制和自适应控制、反步法结合起，避免了传统自适应反步法需要对控制输入不断重复进行微分计算所带来的复杂度“膨胀”问题，在设计SVC稳定控制器的过程中动态系统的非线性特性得到了充分利用，并且在设计控制器的同时得到了参数自适应律。仿真结果显示非线性自适应动态面控制的性能比传统的自适应反步法控制的性能优越。　　(2)研究了含SVC多机电力系统的暂态稳定性，论文首先建立了静止无功补偿器(SVC)系统的一个含有时变参数不确定性的二阶非线性动态模型;然后在SVC动态模型的基础上，利用自适应控制技术和鲁棒控制技术设计了SVC系统的稳定控制器;为了验证所设计的控制器的有效性，并且以一个经典的三机九线电力系统作为测试系统，对鲁棒自适应SVC控制器与PID SVC控制器和反馈线性化SVC控制器进行了比较研究。仿真结果表明，本文提出的鲁棒自适应SVC控制器具有良好的性能。　　(3)利用广义Hamiltonian能量函数方法和能量整形方法，分别设计了多机电力系统发电机励磁和SVC、发电机自动电压调节器(Automatic Voltage Regulator, AVR)和SVC的非线性协调控制器。通过引入适当的预反馈控制和坐标变换，把含SVC的多机电力系统转化为耗散Hamiltonian结构;然后利用Hamiltonian函数方法分别设计了发电机励磁与SVC、AVR与SVC的非线性系统控制器，以提高电力系统的暂态稳定性和电压调节性能;最后给出了仿真验证。　　(4)研究了多机电力系统AVR与静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)、多个STATCOM的非线性协调控制问题。首先通过引入适当的预反馈控制和适当的坐标变换，把含STATCOM多机电力系统转化为耗散的伪广义Hamiltonian结构;然后利用伪广义Hamiltonian函数方法和非线性鲁棒控制方法分别设计了发电机AVR与STATCOM、发电机励磁与STATCOM、多个STATCOM在L2增益意义下的非线性鲁棒协调控制器;最后给出仿真实例，验证了所设计控制器的鲁棒性和有效性。　　(5)研究了多机电力系统发电机励磁和统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller, UPFC)的非线性鲁棒协调控制问题。首先通过引入合适的预反馈控制和适当的坐标变换，把含UPFC的多机电力系统转化为耗散的伪广义Hamiltonian结构;然后利用伪广义Hamiltonian函数方法和非线性鲁棒控制方法设计了发电机励磁与UPFC在L2增益意义下的非线性鲁棒协调控制策略;最后给出的仿真结果证实了所设计控制策略的有效性和鲁棒性。　　(6)研究了多机电力系统中静止同步串联补偿器(Static Synchronous Series Compensator, SSSC)的非线性鲁棒控制问题。首先通过引入合适的预反馈控制和适当的坐标变换，把含SSSC的多机电力系统转化为耗散的伪广义Hamiltonian结构;然后利用伪广义Hamiltonian函数方法和非线性鲁棒控制方法设计了SSSC在L2增益意义下的非线性鲁棒控制策略;最后给出的仿真结果证实了所设计控制策略的有效性和鲁棒性。