阻尼电力系统低频振荡的机理分析和控制设计在国际上一直是一项长期没有得到有效解决的,复杂的,前沿性的研究和应用课题。经过近三十年的理论研究和实践,目前广泛使用的理论方法有二种：阻尼转矩分析方法和模态分析方法。基于经典控制理论的阻尼转矩分析方法是针对单机无穷大电力系统提出的,它简单易懂,物理意义清晰。在阻尼转矩分析的理论基础上而提出的设计电力系统稳定器的相位补偿法,至今仍然是工程实践中使用最广泛的方法。但是,阻尼转矩分析是建立在发电机转子运动所获得的阻尼转矩这一概念上的,当将它推广到复杂多机电力系统时,低频振荡分析将涉及到系统中所有的发电机的转子运动而变得十分复杂。此时PSS相位补偿的概念也不再成立,使得阻尼转矩分析在多机电力系统中的应用失去了意义。模态分析来源于现代控制理论的状态空间方法,是目前大规模复杂多机电力系统低频振荡分析和控制设计可以使用的唯一方法。它的理论依据是线性系统的振荡模态,应而分析和控制设计都依赖于振荡模态的计算；对电力系统部分物理信息的了解可以通过计算参与性,可控性指标和可观性指标进行。在模态计算的基础上,PSS的设计可以归化为普通的控制器设计或者最优化计算问题。模态分析方法一切通过计算解决的特点造成了这一方法的主要缺陷是,在很多情况下它能回答怎么样,而不能回答为什么和怎么办,因为它缺乏阻尼转矩分析所具有的清晰的物理意义。　　 本文针对这一情况,从理论上实现了阻尼转矩分析方法从单机理论到多机理论的推广,很好地回答了工程上所要求的为什么和怎么办的问题；并且由于电力系统中多种类型的控制器都对振荡模式存在着影响,将阻尼转矩理论从在传统的电力系统稳定器分析设计中的应用拓展到了在励磁控制器和高压直流控制系统分析设计中的应用。本文正是从以上两个角度入手,做了一些有意义的研究工作。首先说明了电力系统小干扰稳定性问题的背景与意义,分析了小干扰稳定性分析方法的国内外现状,揭示了本课题所研究的内容、解决问题及实际应用意义。然后研究了阻尼转矩分析方法(DTA)。在介绍了几种低频振荡理论分析方法及发展现状的基础上,详细阐述了阻尼转矩分析方法的多机理论推导,将其与MA方法进行了比较,得到了两者一致性的证明,并且简述了阻尼转矩分析方法的基本应用领域,为阻尼转矩分析理论的推广与拓展提供了必要的理论基础。随后分别从PSS、励磁控制器和高压直流(HVDC)控制器三个领域对小干扰稳定性阻尼转矩分析理论进行了拓展,并且用3机9节点计算示例验证了所推广的多机理论推导的正确性。最后将PSS、励磁控制器和高压直流(HVDC)控制器的小干扰稳定性阻尼转矩分析理论在大规模电力系统中进行了应用。通过分别验证PSS阻尼转矩分析理论、励磁控制器阻尼转矩分析理论以及HVDC控制器阻尼转矩分析理论在华东电网2010水平年中应用的正确性,证明了所研究的阻尼转矩分析理论在大规模电力系统中应用的正确性和有效性。