随着风电并网容量的不断增加,风电并网运行的系统电压问题引起了研究人员对风电场无功调压能力的关注。目前风电场的无功电压控制方式主要有:在风电场加装无功补偿装置和利用风力发电机自身的无功调压能力进行电压控制。本文以实际应用最为广泛的双馈风力发电机（Doubly Fed Induction Gnerator,DFIG）组成的风力发电系统实现风电场主动支撑电网电压为主题,从理论分析、仿真验证两方面进行了深入、细致的研究,获得了一些研究成果。（1）基于DFIG定子输出有功功率与无功功率的关系,研究了DFIG的无功输出能力,为充分挖掘DFIG无功输出能力,改进了DFIG有功功率控制模式。当电网无功功率充足时,DFIG工作于MPPT（Maximum Power Point Tracking,MPPT）控制模式,DFIG输出无功功率为0;当电网无功功率不足时,DFIG工作于限功率运行模式,限制DFIG定子输出有功功率来增强其无功输出能力。研究了SVG的无功补偿原理、数学模型、控制策略,在风电场处安装SVG,以支撑风电场公共并网点（Point of Common Coupling,PCC）电压为目标,设计了基于限功率运行的DFIG与SVG的电压协调控制策略。设置PCC电压阈值,PCC电压未越限时,DFIG工作在最大功率点跟踪（maximum power point tracking,MPPT）模式,SVG支撑PCC电压。PCC电压越限时,DFIG进入限功率运行模式,DFIG支撑PCC电压,优先考虑DFIG的无功调压能力,SVG辅助DFIG支撑PCC电压。通过构建含DFIG与SVG的仿真模型,验证了所提协调控制策略能够充分利用DFIG的无功调压能力,增大风电场的无功裕度,提高电压的恢复速度。（2）针对牵引供电系统与风电场接入同一PCC处时,在牵引供电系统引起电网不平衡以及谐波畸变的影响下,研究了DFIG在不平衡以及谐波电网下的数学模型和运行特性。以DFIG定子输出电流正弦为目标,改进了RSC的电流控制策略,采用基于PI与RC（Repitive Control,RC）相结合的矢量定向控制。PI调节器用于跟踪恒定分量,控制DFIG输出的平均功率。RC调节器用于跟踪由负序以及谐波引起的周期分量,控制DFIG输出正弦定子电流。构建风电场接入牵引供电系统的仿真模型,仿真结果表明,采用基于PI与RC相结合的矢量控制策略能抑制DFIG定子输出电流负序及谐波,其谐波含量低于传统PI控制。（3）针对牵引供电系统与风电场接入同一PCC处时,为改善牵引供电系统的电压,设计了风电场的电压支撑策略。合理利用DFIG与电容器的无功输出能力来实现风电场对电网电压的主动支撑,提高牵引站的电压水平并减少风电场无功补偿设备的投资。构建风电场接入牵引供电系统的仿真模型,仿真结果表明,所提电压支撑策略在正常情况以及牵引负荷突增后均能将风电场出口电压维持在1 pu左右,提高牵引站的电压水平。