大力发展新能源并网发电已成为我国能源电力建设的一项基本国策。新能源电源通过电力电子装置并网,控制策略的多样性与控制系统的复杂性导致其故障电流和同步机电源存在本质区别。其中,电力电子装置在故障时的非线性及动态特征是故障分析计算的核心难点。决定故障后电力电子装置呈现该特征的内在原因——控制系统饱和限幅环节以及锁相环动态调节过程广泛存在于各种直接并网和通过逆变器并网的光伏和风电系统中。为充分研究电力电子装置的非线性及动态特性,论文以逆变电源为例,详细分析单机级故障特性,并在此基础上,针对机组并网后的全网级故障计算进行了研究。论文从建立电流环饱和环节的数学模型入手,依据饱和环节的工作状态,推导了故障暂态电流的非线性微分方程。针对该非线性微分方程的求解,论文提出了基于相平面的分析方法,利用电流偏差量与其导数间的线性关系,避免了直接在时域层面求解所面临的非线性工作状态难以确定的难题。利用反变换方法将故障电流的相平面结果变至时域,解析出暂态电流表达式,揭示了电流的变化规律。通过比较计算值与仿真值,验证了所提电流计算式的正确性。分析锁相环对故障电流的影响时,论文基于锁相环状态方程,分析了锁相环的输出响应。利用坐标变换原理,结合电气主回路电压方程和控制系统控制方程,揭示了存在锁相误差时电流dq分量无法解耦的内在原因。为处理该问题,论文提出一种基于电流微分方程对偶特性的复数域求解方法,解决了锁相环存在静态误差下的电流解析问题。借助对锁相环输出特性的分段常数化处理,论文将求解方法推广到锁相环存在动态误差的场景下。仿真结果表明,该处理方法在精细化解析故障电流方面具有较好的准确性。随后,本文在单机故障特性分析基础上对网络级故障计算开展了研究。根据逆变电源的控制策略,将电源视为非线性电流源,提出一种考虑逆变器交互影响的迭代算法,实现了网络级的故障稳态计算。基于稳态短路电流结果,并借助由控制系统推导出的暂态微分方程,论文进一步提出了求解故障暂态电流表达式的方法。计算值和仿真结果的比对验证了该方法的可行性。