逆变器作为微电网的重要组成部分,因为其具有模型非线性和低的电气惯量,所以很容易受到大的瞬态扰动的影响而失去稳定,进而威胁到微电网的安全运行。因此,作为微电网运行稳定性研究的基础,首先需要充分理解单台逆变器的运行稳定性。但是,到目前为止,对逆变器的稳定性研究还主要集中在小信号稳定性上,而很少有学者涉足研究大信号扰动下逆变器的运行稳定性。因此,为了完善对逆变器的稳定性分析,并提升其抗扰动的能力,有必要去研究单台逆变器的大信号稳定性。本文采用下垂控制外环和PI双环控制结构内环的单相并网逆变器作为稳定性分析的研究对象。为了简化模型,将逆变器直流侧电压用恒定电压源等效。通过选取合适的电路参数和稳态工作点,采用T-S多模型方法(Takagi-Sugeno Fuzzy Model,T-S)获得了研究对象所等价的T-S模型,然后结合Lyapunov稳定性理论估计了逆变器系统的稳定域,量化了系统能够承受的大信号扰动范围,并分析了采用Lyapunov稳定性理论在稳定域估计上的保守性。为了对稳定域的估计结果进行验证,本文又在PLECS软件中搭建了单相并网逆变器的仿真电路模型并仿真验证了估计稳定域的正确性。此外,为了指导相关参数选取,本文也分析了不同的参数发生变化对并网逆变器大信号稳定性的影响。对研究对象进行大信号稳定性分析时,发现采用传统PI双环控制结构的并网逆变器在固定的参数和所选取的稳态工作点下只能承受较小的功率扰动。因此,为了提高逆变器系统抗功率扰动的能力,改善其大信号稳定性,本文又采用Lyapunov稳定性理论为单相并网逆变器设计了一种稳定化控制器,并给出了控制器的设计思路和控制参数的选取方法。由于所设计的稳定化控制器中涉及到系统的结构参数,考虑到实际情况下结构参数会随着运行条件的变化而发生变化,因此,本文也分析了结构参数不匹配对系统的稳定性和控制器控制效果的影响。最后,通过PLECS仿真验证了基于稳定化控制器的并网逆变器能够承受更大的功率扰动,并能够有效地提高大信号扰动下系统的稳定性。