电压源型并网变换器广泛地应用于现代电力系统中，如风力发电、光伏发电、柔性高压直流输电、柔性交流输电、电机传动系统等，给电力系统安全稳定运行带来了新的挑战——电磁稳定性问题。研究电压源型并网变换器稳定性的物理机理有助于理解其引起的电磁稳定性问题的本质。本文重点研究了电压源型并网变换器直流电压时间尺度的动态特性和稳定性，提出了直流电压时间尺度稳定器的设计方法，以及初步总结了电压源型变换器稳定性理论和分析方法，具体内容分为以下几个方面：　　（1）建立了电压源型并网变换器直流电压时间尺度的数学模型。在此基础上，通过线性化的方法推导出相应的小信号模型，并解释了该模型所表现的物理意义。通过并网变换器的详细时域模型和小信号模型的仿真对比，验证了所建立模型的正确性和适用性。通过特征根分析法对并网变换器直流电压控制系统稳定性做了初步的分析，结果表明弱电网会引起直流电压控制系统的稳定性问题。　　（2）研究了电压源型并网变换器直流电压控制稳定性的物理机理。提出并解释了直流电压控制的惯性、阻尼分量和恢复分量的概念。阻尼分量可以抑制直流电压的振荡，恢复分量可以消除直流电压的稳态误差，阻尼或恢复分量不足将导致直流电压失稳，因此通过分析阻尼和恢复分量可以判断直流电压控制的稳定性。基于变换器连接到弱电网时直流电压控制系统的相量图，分析锁相控制和无功控制对阻尼和恢复分量的影响，发现锁相控制和无功控制对直流电压控制的滞后作用会引起负阻尼而减弱直流电压的稳定性。通过计算和分析阻尼和恢复分量变化曲线，进一步研究了不同电网强度下、不同工作点下以及不同控制参数下，锁相控制和无功控制分别对直流电压控制稳定性的影响。通过仿真和实验对分析和结论进行了验证。　　（3）研究了电压源型并网变换器直流电压时间尺度稳定器的原理、设计以及影响。稳定器以隔直环节、超前环节和比例环节为主要组成部分。隔直环节阻止稳态信号并且保证直流电压时间尺度内的振荡信号顺利通过；超前环节可补偿锁相控制和无功控制对直流电压控制的负面作用，使稳定器输出功率偏差量与直流电压偏差量同相位以提高系统阻尼分量；比例环节能调节稳定器所提供附加阻尼分量的大小，达到阻尼优化的目的。通过时域仿真验证了所设计稳定器的有效性。分析了不同电网强度下和不同工作点下稳定器对直流电压控制的阻尼分量和恢复分量的影响。结果表明，稳定器可以提高弱电网下并网变换器的阻尼分量和功率稳定极限。　　（4）研究了电压源型并网变换器直流电压时间尺度内电势稳定性的物理机理。试图从另外一种角度来理解和分析并网变换器直流电压时间尺度稳定性问题。内电势的动态从本质上决定了并网变换器对外所表现的特性。表现内电势运动特性的三要素为：惯性、阻尼功率和同步功率。惯性决定了受小扰动时内电势矢量旋转速度的变化率，阻尼功率和同步功率决定了内电势的小信号稳定性。结合伯德图和控制系统向量图，研究不同工况下锁相控制对阻尼和同步功率的影响，以研究其对内电势稳定性的影响。结果表明，变换器连接到弱电网时，锁相环带宽接近直流电压控制环带宽时对内电势稳定性的负面影响较大，其带宽远离直流电压环带宽时对内电势稳定性的影响变小。　　（5）初步总结了电压源型变换器稳定性的一般性理论和方法。基于单自由度系统的动力学特性，解释和分析了多时间尺度电压源型变换器内电势的动态特性和稳定性，以直流电压时间尺度为例说明了电压源型变换器内电势的运动方程及物理意义；基于多自由度系统的动力学特性，解释和分析了多电压源型变换器内电势的动态特性和稳定性，以两机系统为例说明了多电压源型变换器内电势的运动方程及相互作用的物理机理。从概念上说明了多时间尺度稳定器的原理和设计。