自激异步发电机以其固有的优点在独立电力系统中得到了广泛应用,但实际稳态运行过程中具有较差的带载能力,需要进行无功补偿实现稳压控制。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)因其快速的动态性能和平滑的无功调节等优点成为无功补偿领域研究和应用的热点之一。本文将STATCOM的无功补偿性能应用到异步发电机及其独立电力系统的运行控制中,从物理机理出发探索系统动态稳定问题建模、分析和控制的一般化概念和方法,并设计了发电机的稳压控制系统。论文分析了异步发电机的暂态数学模型,从STATCOM工作原理出发,对其进行数学建模,根据模型采用Routh判据对STATCOM系统进行了稳定性分析。在自然坐标系下,结合异步发电机本身特点,提出了基于幅相动力学理论的控制模型,分析系统在多时间尺度下的受控动态行为,建立了对应的幅值和相位方程。确立有功功率偏差与电压相位差、无功功率偏差与电压幅值差的关系,利用等效机械模型解释STATCOM装置对有功分量、无功分量的控制过程。根据提出的控制模型,分别对STATCOM稳压系统的主要硬件电路和软件程序进行了设计。在此基础上搭建了独立电力系统实验平台,对自激异步发电机投切负载运行进行了仿真和实验,验证了机械物理模型中阻尼系数、刚度系数和转动惯量在多时间尺度中的动态响应表现,便于工程应用中的参数整定和原理理解。实验结果表明,将STATCOM应用于自激异步发电机独立电力系统的无功补偿是可行的,利用多时间尺度下幅相运动方程的思路,从有功分量和无功分量角度分别对系统进行控制,能够较好的达到无功补偿与稳压控制的目的,从而实现发电机电压的连续、平稳调节,提高了发电机在负载变化时的稳定运行能力,增强了系统鲁棒性。