能源危机、环境污染等问题的加剧使人类对可再生新能源发电的关注度日益增加,在众多新能源发电方式中,风力发电以其资源丰富、安全无污染、产业化基础好等优点备受青睐。然而由于风能的随机性和波动性,大规模风电并网对电力系统会造成诸多不利影响,其中一个重要方面就是风电场并网点的电压稳定问题,如电压波动、电压跌落等,建立风电场级的无功电压控制系统尤为必要。本文以动态无功补偿设备STATCOM和双馈变速恒频风电机组为研究对象,对两者的运行原理、数学模型和控制策略进行了详细地研究分析工作。在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了包含内环和外环两层控制模型在内的完整的STATCOM装置模型,通过对Matlab软件自带模型进行剖析改造的方式对双馈变速恒频风电系统建立起包含风力机、机械传动机构、双馈异步发电机、变流器在内的各构成部件的数学模型,以及由变流器功率解耦控制模型、最大风能捕获与转速控制模型和桨距角控制模型三部分所组成的完整控制器模型。在此基础之上,对两种设备分别进行了并网仿真计算,验证了所建模型的正确性。考虑双馈风机的无功调控能力和运行约束,本论文建立了由无功需求决策层和无功协调优化分配层组成的双馈风机集群电压控制系统,由该集群系统与STATCOM的电压控制模式相配合,并利用变压器高压侧电压控制原理建立起风电场级的自动电压控制(AVC)系统。提出一种改进的双馈风机运行控制策略作为故障时段风电场AVC系统的紧急电压控制方案。在Matlab/Simulink环境下对建立的风电场AVC模型进行了系统级的仿真验证。论文的最后讨论了实际工程实施中风电场侧AVC子站的系统配置、数据接口、功能要求、性能指标、软件开发流程及注意事项,针对AVC控制采用PI控制律存在的不足,提出一种PI控制与计算模型相结合的AVC调控策略,以期对实际项目中风电场AVC系统的开发部署起到一定的建设作用。