随着新能源发电系统大规模并入电网,以逆变器为主的电力电子功率器件构成的并网系统广泛存在于系统末端,系统内部各部分耦合机理复杂,对现代电网的稳定性提出了新的挑战和更为复杂的问题。针对基于阻抗的稳定性分析问题,研究人员对逆变器及电站的阻抗建模、测量方法、测量过程都进行了深入探讨和研究。本文的研究内容和所提方案是在前人研究逆变器、电站阻抗建模和阻抗测量内容基础之上的丰富补充和创新拓展。1)本文采用基于谐波线性化的序阻抗建模方法建立含有锁相环的序阻抗模型。定性,定量的分析了锁相环带宽、电流环带宽、滤波器参数结构等因素对序阻抗的影响及作用频率。在此基础上,运用多谐波线性化和扰动叠加思想,建立了考虑频率耦合和直流侧动态过程的序阻抗模型,分析了耦合产生机理及频率特点。最后建立了考虑频率耦合现象和线路阻抗的电站集群阻抗模型。在对所建立的阻抗模型分析的基础上,给出了不同分析频段下的阻抗模型简化条件和建议。2)为了验证以上阻抗模型的准确性,建立了基于Simulink、控制器硬件在环、功率硬件在环的阻抗测量平台。针对功率硬件在环仿真中的稳定性问题,建立功率硬件在环仿真系统的数模混合模型以分析系统稳定性。为提高测量效率,提出一种扰动频率和幅值独立控制的扰动连续注入方法,能够连续注入频率、幅值不同的扰动信号。最后在基于RT-LAB仿真机的控制器硬件在环的阻抗测量平台上验证了本文所建立的阻抗模型的准确性。3)针对在线阻抗测量过程中由于采样范围,静态工作点稳定问题及电网阻抗的影响,阻抗测量范围往往有限的问题,建立了并网设备阻抗在线测量中电网阻抗、传感器测量采样范围和待测设备在扰动下保证静态工作点稳定的响应上限与阻抗测量范围之间的关系。推导了阻抗在线测量范围的表达式,定量分析了各个因素对在线阻抗测量范围的影响。所提分析方法能准确得到在线阻抗测量范围,为在线阻抗测量中注入扰动的方式、幅值设计和设备保护提供了依据。针对有限的测量范围,提出混合扰动注入扩大阻抗测量范围的方法。最后,通过仿真验证了所提出的阻抗测量范围分析和所提扩大阻抗范围的方法。