对于负荷波动较为严重、短路频发的受端系统而言,电压稳定问题日益凸显,电网的安全稳定运行面临巨大挑战。位于受端电网的可变速抽水蓄能机组的容量大、调节速度快且可四象限运行,可以作为动态无功电源灵活地参与受端系统调压调相。本文将对双馈式可变速抽水蓄能机组的无功特性基础理论进行研究,针对并网运行机组提高受端电网的电压稳定性这一问题进行理论分析和仿真验证。本文首先在论述双馈式可变速抽水蓄能机组的运行原理及控制方案的基础上,建立了水泵水轮机数学模型、双馈电机的机电暂态模型以及变流器和调速器的控制模型,详细分析了水泵水轮机与机组之间的动态变化过程。基于MATLAB/Simulink建立双馈式可变速抽水蓄能机组仿真模型,分析研究了转速、电网电压和频率变化时机组和电网的运行特性,验证了该系统的机电暂态特性和调频、调速及调压特性。本文探讨了一种基于V形曲线分析双馈式可变速抽水蓄能机组定子侧无功特性及调节机理的方法,并分别讨论负荷波动及三相短路故障时可变速抽水蓄能机组的无功补偿作用对受端电网的暂态电压稳定性影响。根据双馈电机的等效电路和数学模型,分析了不同运行工况下可变速机组各电气量的相量关系,得到了定子电流随转子电压变化的V形曲线。基于V形曲线法分别讨论了发电模式及电动模式下无功功率的输出特性,并分析了转差率变化对双馈机组无功功率输出的影响。最后,基于MATLAB/Simulink搭建受端系统仿真平台,分别通过设置短路以及负荷突变暂态变化,模拟系统的电压暂态变化,对比双馈式可变速抽水蓄能机组并网前后对受端系统暂态电压的变化情况。仿真结果表明,V形曲线法分析双馈异步电机无功特性直观有效,可变速抽水蓄能机组的无功补偿作用在改善受端电网暂态电压稳定性方面具有重要作用。