随着社会经济的不断发展,对化石能源的需求和开采与日俱增,这导致了能源紧张、环境污染以及气候变化等诸多全球性挑战问题。为了应对上述挑战,各国政府相继出台了鼓励发展和利用可再生能源发电以逐步替代化石能源的政策。我国能源革命的主要目标将是以可再生能源逐步替代化石能源,实现可再生能源等清洁能源在一次能源生产和消费中占更大份额,推动能源转型,建设清洁低碳、安全高效的新一代能源系统。在能源转型的大背景下,电力系统的构成及运行特征正在发生重大的变化。在电源侧,大规模风电场、光伏电站、储能电站等集中接入电网,可再生能源的占比大幅提升;在输电网侧,高压直流输电、柔性交流输电等快速发展,改变了传统的输电方式;在配电网侧,大量分布式风电、光伏及储能装置接入配电网,改变了配电网的运行方式。与此同时,大量以直流驱动的轨道交通、电动汽车、数据中心等电力电子设备接入电网,用电系统的特征也发生了很大变化。随着大量不同类型、不同电压等级的电力电子设备接入电网,电力系统中电力电子装备的影响愈来愈明显,给系统运行安全、分析控制、仿真分析等带来了诸多挑战,例如:1)系统惯性减小造成频率波动和频率稳定问题;2)电力电子设备非线性过程引发的电能质量问题;3)大量电力电子设备相互作用引发宽频带振荡问题等。这些问题严重影响和用电质量设备安全、制约新能源的高效消纳、威胁电网的安全稳定,已引起了学术界和工业界的广泛关注。为了应对以上挑战,灵活高效的分布式电源接口逆变器控制方法、电能质量治理方法和多逆变器系统引发宽频带振荡机理分析等问题得到了广泛关注。（1）分布式电源接口逆变器控制方法逆变器控制系统是分布式电源安全、可靠、灵活并网的关键。众多控制方法一般可以分为两类:以并网电流为控制目标的电流控制方法和以端口电压为控制目标的电压控制方法。电流控制方法具有响应速度快等特点,在并网运行模式下易实现快速功率跟踪和单位功率因数控制,广泛应用于逆变器控制系统中。但在离网模式下,电流控制方法由于缺乏对系统的电压支撑而不能应用。随着微电网和主动配电网的发展,要求分布式电源具有并网/离网双模式运行能力。为了满足这个需求,许多文献提出电压控制方法,如下垂控制、虚拟同步机控制等,通过调节逆变器端口处电压频率与幅值实现电压支撑。另外,当多个逆变器并联运行时,电压控制方法可以在不加通信的条件下自动实现功率均流。然而,相对于电流控制方法,电压控制方法存在功率动态响应慢的不足。另一方面,为了增大系统容量且提高可靠性,分布式电源内部常采用多台逆变器并联运行的冗余配置方案。通常情况下各个并联运行模块的控制方法相同,因此在分析分布式电源整体特性的时候,往往将其等效为单一逆变器。也就是说,在这种情况下分布式电源只能等效为一个电流源或电压源,这种约束限制了分布式电源的灵活性,没有充分发挥并联系统的潜力。事实上,发电单元内部各并联逆变器的控制系统没有必要完全相同,这为本文提出的双逆变器协调控制方法提供了新的思路。（2）电能质量治理措施电力电子装备由于其开关器件的非线性过程会给电网带来诸如谐波、三相不平衡、电压波动与闪变等一系列电能质量问题。电网中电能质量治理装备主要分为无源滤波装置和有源滤波装置。无源滤波装置结构简单、成本低、容量大等,但滤波效果易受到电路参数变化、运行方式变化、负载干扰等影响,在滤波要求较高的环境下,以及系统阻抗和负载频繁变化的条件下,无源滤波器的实际适应能力较差。与此相比,有源滤波装置能够主动检测负荷谐波并进行动态补偿,其响应速度快、补偿效果好且受系统参数变化的影响小。常见的有源滤波装置包括有源电力滤波器（APF）、动态电压补偿器（DVR）、静止无功发生器（SVC）、静止同步补偿器（SVG）、统一电能质量控制器（UPQC）等。然而,有源滤波装置造价昂贵且维护费用较高。分布式电源接口逆变器与APF、SVC、SVG等电能质量治理设备在拓扑结构、运行方式和控制方法上有诸多相似之处,且接口逆变器一般有较大的容量裕度,因此具有治理电能质量的潜力。有学者提出结合并网发电功能和其他一些电能质量治理功能的多功能并网逆变器,构成集并网发电、无功补偿和有源滤波等功能于一体的控制系统。这种方法可以减少设备投资,提高设备利用率,得到了广泛关注。目前关于多功能逆变器的研究,主要集中在提供谐波电流、无功电流和不平衡电流等辅助功能的实现,而对于供电电压的谐波补偿少有涉及。事实上,当发电单元接入弱电网且电网电压存在背景谐波时,供电电压电能质量问题更加严峻。为了解决这个问题,可以使用DVR串联接入系统补偿谐波电压。但这类功能难以集成到并联接入电网的分布式电源系统中。如何利用分布式电源经济有效地同时实现谐波电流补偿和谐波电压补偿两个控制目标,是一个亟待解决的问题。（3）多逆变器系统引发宽频带振荡机理分析大量分布式电源接入电网,在弱电网条件下容易引发严重的谐波谐振与稳定性问题。相关分析方法可以分为基于时域的状态空间方法和基于频域传递函数方法。状态空间方法通过建立系统状态变量的微分方程组和代数方程组描述系统各状态的运动规律。系统特征根反映了控制系统动态特性的全部信息。利用根轨迹法可以分析系统稳定性与动态性能。然而,随着并联逆变器台数增加,整个系统的阶数明显增加,计算复杂度显著提高,甚至造成维数灾。与此相比,传递函数方法主要关注系统的输入输出特性,通过波特图和奈奎斯特图分析系统的谐振特性及稳定性。而基于阻抗模型的分析方法,作为一种特殊的传递函数方法,由于其物理意义明确、适应性强、扩展性强等特点,得到了广泛的研究与应用。需要指出的是,对于许多成熟的逆变器产品,其内部控制算法与参数往往是未知的,对于这类“灰箱”系统,状态空间方法由于部分关键信息缺失而难以应用,而阻抗方法由于其可量测的特点,可以在逆变器端口测量阻抗特性,并以此为依据判断多逆变器系统的稳定性。在目前的阻抗建模研究中,阻抗模型主要分为基于旋转坐标系的dq阻抗模型和基于静止坐标系的序阻抗模型。二者在本质上是相同的。交流系统的dq阻抗模型是一个2×2矩阵。序阻抗模型分为正序阻抗模型和负序阻抗模型,当不考虑频率耦合特性时,两个模型相互解耦,可以分别考虑,这降低了计算复杂度,更容易推导多逆变器系统的聚合阻抗模型。已有文献主要关注单逆变器系统的精确序阻抗模型推导过程,如谐波线性化方法,并基于精确序阻抗模型分析电网强度、电流环参数、锁相环参数等变量对稳定性的影响。关于多逆变器并联系统精确序阻抗模型的建立与特性分析目前少有涉及。另一方面,电压前馈控制具有启动性能好、功率响应速度快、抗电网扰动能力强等优点,广泛应用于逆变器控制系统。然而,由于电压前馈环节引入一条额外反馈通路,当电网强度较弱时会恶化系统稳定性。为了克服这个缺点,一些文献对电压前馈环节本身进行改进,但是没有考虑与功率运行点的耦合效果。已有文献建立的传递函数模型或者阻抗模型,往往不考虑锁相环的影响,在此条件下系统稳定性与逆变器实际运行的功率条件无关。然而,在弱电网条件下,输出功率过大也会导致系统失稳。功率运行条件对于多逆变器发电系统稳定性的影响目前研究较少,而其与电压前馈环节的耦合效应也少有涉及。需要指出的是,已有文献对于多逆变器系统的谐振分析主要集中在一个相对简单的结构,即多个逆变器并联接入公共母线且每个逆变器的控制方法与参数相同。对于多母线系统,例如光伏电站、风力发电场或者大容量储能系统,多台分布式电源通常经过多级母线并网,这类系统的谐振机理及谐波传递规律更为复杂,而相关研究内容较少。针对以上研究现状,本文围绕单发电单元内部并联逆变器改进功率控制策略与电能质量治理策略、多发电单元并联系统的阻抗稳定性分析与谐振机理两方面内容进行了一系列研究工作,取得了下述研究进展:（1）单发电单元内部并联逆变器改进功率控制策略。针对单发电单元内部并联双逆变器结构,通过一个逆变器采用电压控制方法,另一个逆变器采用电流控制方法,两个逆变器相互协调的方案,实现以下三个控制目标:在并网模式下,电流控制型逆变器为主逆变器,另一个为从逆变器,保证快速功率跟踪;在离网模式下,电压控制型逆变器为主逆变器,另一个为从逆变器,为系统提供电压支撑并保证逆变器均流;在主电网突然断电时,系统由并网模式切换为离网模式,电压控制型逆变器可以自动维持母线电压稳定,实现无缝切换功能。（2）单发电单元内部并联逆变器综合电能质量治理策略。针对单发电单元内部并联双逆变器结构,通过改进电压控制算法和电流控制算法,拓展了系统控制带宽,使系统具有电能质量治理能力。通过第一个逆变器谐波电压控制可以保证非线性负荷的供电电压质量。而由非线性负荷和第一个逆变器相互影响产生的谐波电流,可以由第二个逆变器进行精确补偿。通过两个逆变器协调控制,可以同时实现供电电压质量提升和并网电流质量提升两个目标,拓展了分布式电源的电能质量治理能力。（3）多发电单元并联系统阻抗稳定性分析。针对并联逆变器接入公共母线系统,本文建立了相应聚合阻抗模型,并分析功率运行条件对系统稳定性影响。在所有并联逆变器电路参数和控制参数相同的条件下,系统稳定性与各逆变器功率分配方式无关,只与总输出功率有关。进一步分析指出,总输出功率对稳定性的影响与逆变器电压前馈类型有很强的耦合关系。在不加电压前馈或者加带低通滤波器电压前馈的条件下,提高无功功率输出可以提高系统稳定性。而在采用直接电压前馈时,无功功率输出需要限制在一个特定的范围内才能提高稳定性,过高或者过低的无功功率输出会恶化稳定性。另外,无论采取何种电压前馈类型,提高有功功率输出都会恶化稳定性。（4）多发电单元并联系统谐振特性分析。针对并联逆变器接入多母线系统,建立了相应的传递函数矩阵模型,揭示出该系统存在多个谐振点,并分析不同谐振点的决定因素。针对由谐波电流源引发的并联谐振问题,本文发现在通常情况下谐波源易与其临近的逆变器发生谐振,而对电气距离较远的逆变器影响较小。但是在特殊情况下,谐波源对其临近的逆变器几乎没有影响,却导致远端逆变器发生谐振。此时谐振路径穿过了变压器和多条母线,这个现象对谐波源定位及谐振抑制策略提出了新的挑战。