随着新能源渗透率的日益增长,新能源发电并网技术需要从“被动适应”到“主动支撑和自主运行”转变,并网逆变器的高可控性和灵活性为实现该转变提供了可能,但同时也引发了复杂的同步失稳事故,危及电力系统的安全稳定运行。针对锁相环（Phase Locked Loop,PLL）和虚拟同步机（Virtual Synchronous Generator,VSG）同步控制下并网逆变器面临的静态失稳和小信号同步失稳问题,本文以多场景应用逆变器并网系统为研究对象,包括基于PLL的电流控制型逆变器（PLL-based Current Controlled Inverter,PLL-CCI）并网系统、基于VSG的电压控制型逆变器（VSG-based Voltage Controlled Inverter,VSG-VCI）并网系统及PLL-CCI与VSG-VCI混合并网系统,通过建立统一的数学模型,对PLL-CCI和VSG-VCI在不同应用场景且不同电网强度下的同步特性、同步失稳机理及稳定性提高方法展开深入研究,为合理选择并优化并网逆变器的同步控制方法提供理论依据和实践指导,推动新能源发电友好并网。研究多场景应用并网逆变器因稳态工作点缺失而出现的静态失稳问题。通过建立不同应用场景下PLL和VSG的准静态模型,分析PLL和VSG的同步机理,揭示PLL之间、VSG之间以及PLL与VSG之间的耦合机制,进而研究不同应用场景下PLL-CCI和VSG-VCI的静态同步稳定性。同时,通过分析多场景应用并网逆变器的功率传输特性,研究不同应用场景下PLL-CCI和VSG-VCI的静态功率稳定性。在此基础上,确定不同应用场景下影响并网逆变器静态稳定性的主要因素,明确PLL-CCI、VSG-VCI以及PLL-CCI与VSG-VCI混合并网系统内各逆变器稳态工作点存在的条件,以便合理设定并网逆变器在不同应用场景且不同电网强度下的给定信号,避免系统发生静态失稳。基于谐波线性化原理,建立用于多场景应用并网逆变器小信号同步稳定性分析的统一数学模型。通过分析频域内小信号扰动的响应过程,分别建立PLL-CCI的耦合序导纳模型、单环和多环控制型VSG-VCI的耦合序阻抗模型。基于耦合序导纳或序阻抗模型,研究逆变器与电网之间电路耦合和频率耦合的相互作用过程,建立用于单逆变器并网系统小信号同步稳定性分析的等效序导纳比或阻抗比模型。基于等效序导纳模型,研究逆变器与逆变器之间的耦合作用关系,建立用于多PLL-CCI并网系统、多VSG-VCI并网系统以及PLL-CCI与VSG-VCI混合并网系统小信号同步稳定性分析的等效序导纳比模型。研究多场景应用并网逆变器因同步控制阻尼不足引发的小信号同步失稳问题。基于等效序导纳比模型,同时分析频率耦合和负阻尼对PLL-CCI低频耦合谐振的影响规律,并研究多PLL-CCI并网系统的低频耦合谐振特点。基于序阻抗模型,研究单环和多环控制型VSG-VCI的同步频率谐振现象,揭示其与序阻抗“负阻尼”之间的关系,分析VSG同步控制、虚拟阻抗、内环控制等耦合控制对同步频率谐振的影响规律。基于序阻抗比或等效序导纳比模型,对VSG-VCI并网系统以及PLL-CCI与VSG-VCI混合并网系统的小信号同步稳定性进行研究,并将其与PLL-CCI并网系统的小信号同步稳定性进行对比,明确弱电网下多场景应用并网逆变器同步控制的优化设计方向。针对弱电网下同步稳定性问题突出的PLL-CCI,研究其同步稳定性提高方法。针对PLL-CCI的静态失稳问题,利用PLL-CCI自身的多功能控制优势,提出一种无功电流补偿控制策略,在满足并网点电压跌落不超过10%、功率因数不低于0.9的前提下,提高PLL-CCI的静态稳定性。针对PLL-CCI的低频耦合谐振问题,基于序导纳模型,一方面,在保留PLL的前提下,采用前馈控制技术,研究兼顾PLL动态性能和稳定性的CCI并网系统的小信号同步稳定性提高方法;另一方面,从移除PLL的角度,采用滤波技术,研究基于瞬时功率理论的无PLL控制CCI并网系统的小信号同步稳定性提高方法。