由于化石能源的枯竭和环境污染的加剧,新能源发电是社会能源发展的趋势之一。新能源发电设备主要通过电力电子装备并入电网,电力电子装备控制复杂,各个控制环存在多时间尺度下的相互作用,其动态特性与传统的同步发电机有较大的不同。当大规模电力电子装备并入电网时,支撑电网的同步发电机占比减小,交流电网变弱,电力电子装备与电网间的耦合增强,对电力系统的安全稳定运行造成了极大的挑战。为此,本文针对变流器并网系统的小干扰稳定问题,提出了一种极坐标系下的频域建模方法。该方法能将变流器并网系统等效为单输入单输出系统,从而利用频域方法分析单输入单输出系统时具有的优势,对变流器并网系统的小干扰稳定性进行定量的分析。本文的主要工作如下:1)推导了变流器以及电网的端口方程,在极坐标系下建立了适用于变流器工作在任意功率因数的变流器并网系统导纳模型。该导纳模型中,变流器导纳矩阵与电网导纳矩阵均具有非对角元素互为相反数的特征,能够采用相同的变换矩阵进行相似变换得到对称的导纳矩阵。利用这种独特的结构特征,建立了变流器并网系统的原-对偶复电路模型,将变流器并网系统的振荡从物理上解释为原-对偶复电路的串、并联谐振。在此基础上,建立了变流器并网系统的等效单输入单输出模型,推导了系统的闭环特征方程。所得到的闭环特征方程表达式中显式地包含了变流器的输出电流、功率因数等与运行点相关的电气量,能够直观地分析运行点对稳定性的影响。2)通过等效单输入单输出模型,给出了变流器并网系统的小干扰稳定性判据,以及幅值裕度与相位裕度的计算方法。推导了幅值裕度的解析表达式,幅值裕度的解析表达式表明了变流器的输出电流与系统的幅值裕度成反比,即输出电流增加时,幅值裕度减小,系统会趋于不稳定。研究了变流器功率因数的变化对稳定性的影响,通过闭环特征方程的等价,说明了忽略电压前馈中的低通滤波环节的动态时,变流器功率因数的改变可以等效为电网侧阻抗发生了变化。通过计算不同控制参数下系统的幅值裕度与相位裕度,定量地分析了变流器控制参数对稳定性的影响。在MATLAB/Simulink平台上以及RT-LAB硬件在环仿真平台上搭建了变流器并网系统模型,通过仿真算例,验证了极坐标导纳模型、等效单输入单输出系统模型的有效性以及稳定性分析结果的准确性。