异步发电机主要用于产生电能,在各个类型的发电厂中水轮机、汽轮机带动发电机将各种非电能的能量经过转换最终变为电能。由于人口快速增长,随之逐步增长的燃料成本和全球变暖带来的环境危害日益加剧,不可再生资源的过度开发对人类的生存环境造成了极大的破坏,可再生清洁能源的研究与开发已成为未来社会可持续发展的最佳选择。由于我国独特的地形情况,风力和水力资源集中分布的地方大都处于偏远地区,大电网很难延伸到这些地区,所以在异步发电机方面的分析和应用成为当下一个热门研究方向。本文以自激异步发电机为例,主要针对在不同工况下其稳态运转时输出端电压的稳定性进行研究。根据自激异步发电机稳态运转时定子侧与转子侧的电压均衡关系推导等值电路。结合传统电机运转时解析方法,采用变量轮换优化方法分析自激异步发电机带不同负载运转时及采取不同电容补偿方式时的输出外特性,此优化方法相比于传统方法更加快捷便利,且稳定性与通用性更好。由于自激异步发电机带载运转能力差和输出端电压稳定性弱等缺点,本文以三种电容补偿方式:长并励接补偿电容、短并励接补偿电容和并联补偿电容方法为例,深入分析异步发电机带纯电阻性负载和阻感性负载运转时投入补偿电容前后输出外特性变化情况。本文引用电压变化率这一概念方便分析投入补偿电容前后输出端电压的特性,便于观察和表述变化情况及规律特性。当采用相同的电容补偿方式时对比带纯电阻性负载与阻感性负载下的输出外特性差异,并分析投入不同数值补偿电容时其输出端电压调整率变化程度,以证明无论采用何种电容补偿方式当投入一定数值补偿电容后,异步发电机输出外特性与带载运行能力均能在一定程度上得到增强。对并联补偿电容投入的时机进行了详细分析,一次性投入补偿电容时存在与之对应的最佳投入时机使得投入前后输出端电压调整率基本持平,但由于一次性投入补偿电容时会造成输出端电压的跳跃且电压调整率过大不适合对工况要求较高的场所。本文对补偿电容进行二级投入以控制输出端电压调整率在合理的精度范围内波动,以不同的标准压降作为判断投入时机的约束条件,并按照不同投入比例值投入补偿电容作为自变量进行分析,存在最优比例使得二级投入后的电压调整率最小。