风力发电技术作为一种环境友好型新能源发电技术,具有广阔的发展前景。同时,风能资源的丰富性,使其得到规模化的开发和广泛的使用。但是,大规模的风电并网也给电网带来了许多挑战,无功电压的协调控制便是其中之一。风能资源的随机性和波动性、负载大小的变化、线路的故障等都是引起电压波动的原因。因此,如何控制电压的稳定性尤其是并网点电压的稳定性是一直以来风电并网问题的研究热点。控制电压稳定的主要方法是无功功率补偿,而电网的无功补偿装置有多种且特性各异,因此需选择合适的无功补偿装置。同时,这些补偿装置时间尺度的差异性,也增大了无功电压协调控制的难度。本论文以此为背景,以协调无功补偿装置控制并网点电压稳定为目标,建立了预测控制的数学模型,并基于模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）技术展开了风电场无功电压协调控制的研究。本文首先介绍了风电场中常用的几种无功补偿装置的原理和数学模型,分析了各装置的特点和使用场景,并选择静止无功发生器（Static Var Generator,SVG）和风机作为协调控制的研究对象。然后推导其无功功功率和并网点电压的关系并介绍了本文所使用的无功-电压灵敏度计算方法,建立了本文所研究的风电场无功电压协调控制的整体数学模型和目标函数。接下来,本文对模型预测控制算法进行了详细的介绍,同时根据上述的数学模型,设计了PI控制器、MPC控制器以及增量式MPC控制器,MPC能够提前感知节点电压变化趋势,实时优化无功输出和电压控制。仿真结果表明,相比于传统的PI控制,MPC方法的性能更好,其响应时间更短,节点电压偏差量也更小,更有利于实现电网的经济运行。最后,考虑到在实际运行中,由于负载变化、风速波动、电路故障等扰动,会使电压发生波动甚至越限,因此需对系统进行抗干扰设计。由于普通的模型预测控制不具备抗干扰的能力,在上述研究的基础上采用增加扰动观测器的方法进行扰动抑制,其中所设计的线性扰动观测器能够估计出由模型参数不确定性和外部负载扰动等组成的集总干扰,然后将扰动估计值引入预测模型中以获得精确地预测输出。仿真结果表明,该方法具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。