由于经济发展对传统能源的需求越来越大,以风电为主的新能源发电受到人们的关注。随着风力发电的相关技术研究取得了巨大进步,各个国家风力发电设备的装机容量也越来越大。双馈式异步风力发电机作为主流风机,其运行时会吸收一定的无功功率,并且会随着风速的波动,风机吸收无功也会出现一定波动。如果这些无功全部由电网提供的话,会使得区域电网电压水平降低,甚至诱发电压失稳乃至电压崩溃。为保证风电场的可靠并网和稳定运行,对风电系统无功补偿进行研究是非常必要的。首先就风电场相关的历史进程以及现在存在的不足进行分析,对无功补偿给风电带来的好处进行了阐述,同时分析不同设计方案的无功补偿设备所具备的特征,从而表明风电系统采纳STATCOM这个方案的有效性。其次研究了STATCOM的构成和补偿器的详细工作原理,同时确定了设备典型主电路模型。并对目前无功电流检测方法进行特性分析,重点介绍了i_p-i _q检测法和dq坐标变换法。通过理论分析确定了基于dq坐标双闭环反馈的电流直接控制策略作为本文研究STATCOM的控制策略。然后以STATCOM电压型主电路为例,分别建立了三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型。理论分析了电网不对称故障下对STATCOM产生的影响,即直流侧电容电压出现二倍频的电压波动,交流侧会出现三次谐波。本文对传统的基于dq坐标电流直接控制策略进行了改进,提出了一种基于正负序网络解耦和空间矢量脉宽调制的控制策略。该策略可以在电网发生不对称故障期间对负序电流进行补偿,消除逆变器直流侧能量传输中的波动量,保证了STATCOM在不对称故障期间正常运行。同时,解耦能够精确快速地计算出需要补偿的无功功率,空间矢量脉宽调制方法的应用也降低了开关频率,提高了直流侧电压的利用率。最后,对STATCOM在风电场中实际运行数据进行了分析,分析表明STATCOM具有良好的无功动态补偿特性。鉴于此,分别建立了STATCOM主电路、控制电路和配置STATCOM的风电场的详细仿真模型。仿真结果验证了STATCOM比SVC和固定电容补偿的其它无功补偿方式的优异性,同时验证了本文提出的改进控制策略的有效性。采用本文提出的改进控制策略,在电网不对称故障期间,能够有效减少STATCOM直流侧电容电压的波动,避免了装置脱网,并能快速进行无功补偿,更好地保证了风电场并网处电压的稳定。