在以风电、光伏等新能源和储能装置接入的分布式发电系统中,并网逆变器是分布式电源和交流电网进行能量交换的关键部件。配电网通常位于电力系统末端,运行环境十分复杂,单相接地等不对称故障、大功率负荷的投切等造成母线电压不平衡跌落现象时常发生。因此,新能源并网逆变器的安全穿越能力亟待提高。目前,三相三线制并网逆变器广泛应用于新能源并网发电、电能质量治理等领域,具有较优的控制性能和较高的市场前景。相比而言,采用分裂电容或四桥臂结构的三相四线制并网逆变器,由于额外增加了一个零序电流通道,因此具有更高的控制性能。但是,在配电网电压不对称时,三相四线制并网逆变器输出电流存在正序、负序和零序分量,其运行特性将更加复杂,如何利用数学方法精确描述多种控制目标下的最大相电流和功率波动情况,进而为后续故障电流限制、协调控制等提供指导,具有十分重要的研究意义。本文的研究工作包括以下内容:首先,针对三相四线制逆变器的故障运行特性,以直流侧带有分裂电容的四线制逆变器为研究对象,推导了三相四线制逆变器的瞬时功率表达式,建立了不同控制目标的数学模型,并计算了不同的参考电流表达式,从而分析和计算了四线制逆变器在不对称故障时的故障运行特性。其次,提出了一种基于最大相电流幅值预估的新型过流保护方法。本章节是通过三相四线制逆变器功率波动抑制的控制目标来分析其输出电流特性,先计算三相不平衡电流的幅值,再依次分析幅值与电网电压跌落深度以及功率因数之间的关系,最后通过检测电网的故障相及故障类型并估算最大相电流幅值来调节可同时抑制故障过电流和功率振荡的参考电流。由于最大相电流幅值仅通过计算其中一相获得,因此可以简化计算过程。再次,针对电压不对称故障时不同控制目标之间逆变器的输出特性是相互矛盾的,文中提出一种利用调节参数来实现多目标之间协调控制的思想,能够通过调节较少的参数来实现多种控制目标之间的相互转换与协调,提高了控制系统灵活度,同时改善了不同控制方式转换的调节过程。首先以电压、电流的向量形式详细分析了逆变器输出瞬时功率关系;然后提出理论分析;最后对协调控制进行了仿真验证。最后,在仿真软件PSCAD中搭建了三线四线制系统,进行了仿真验证。同时,搭建了一个直流侧2000V、交流侧220V的三相四线制逆变器RT-LAB实验平台,进行了实验验证。验证的结果显示,文中所提的三相四线制系统得优化控制的可行性。