随着世界能源的紧缺,风能已经在能源领域中扮演了重要的角色,风力发电将成为世界各国争相重点研究发展的领域。由于大规模风电场的不断出现,风电接入电网对电网的安全稳定运行带来了重大挑战,其中风电接入电网的无功控制问题以及电压稳定问题是目前急需解决的问题。风电场站自动电压控制（AVC）系统是风电场维持自身安全运行及电压稳定的关键技术,现有的风电场站AVC系统通过协调风电机组以及无功补偿装置等多种无功源的无功出力保证并网点（PCC）电压的稳定运行。AVC系统的主要控制目标是保持电站的PCC电压跟随调度下达的电压参考指令,可以很好地实现对电压的静态控制,但是其仍存在缺乏动态电压支撑以及无功振荡等缺陷。因此引入虚拟同步发电机的自主调压功能可以改善这一问题。虚拟同步发电机技术是指通过模拟传统同步发电机的阻尼和转动惯量以及下垂等特性,使得风电机组具备一次调压和一次调频的能力,形成具有频率与电压支撑能力的发电形式。当具有自主调压功能的虚拟同步机投入运行之后,对现有风电场AVC控制策略有何影响,多无功源协调运行方案如何设计等,迫切需要进行相关技术的深入研究探讨。本文采用了风电场站AVC系统分层建模、交互迭代的建模思路,建立了包含双馈异步风电机组、储能以及动态无功补偿装置在内,而且具有虚拟同步机功能的风电场站AVC系统模型,并将RT-LAB半实物仿真系统运用到了虚拟同步机场站建模中,RT-LAB半实物仿真系统可以对所建模型进行实时仿真,从而更有利于全面分析和评估风电场无功电压控制策略。基于常见的恒功率模式虚拟同步发电机引入下垂控制原理,本文提出设计了一种改进型恒功率模式虚拟同步发电机无功电压控制策略,以保证并网点电压异常波动时的快速响应调节。通过实例对所设计控制策略进行了验证,结果表明:当并网点电压有异常波动时,风电机组可以立刻发出无功进行补偿,但由于下垂控制为比例调节,不能完全消除偏差,因此还需要等待AVC调节指令对并网点电压进行二次修正,亦即由下垂控制与AVC系统协调控制,使并网点电压能够恢复至扰动前电压值的99.80%。该控制策略对于新能源电源场站无功电压控制性能的提升和虚拟同步发电机补偿技术的应用具有实际意义和参考价值。