针对并网变换器的暂态同步稳定性问题，当前研究缺少基于直接法的严谨分析（如稳定域估计），主要难点在于李雅普诺夫函数的解析构建及其等位面的优化确定。为此，构造了解析的李雅普诺夫函数，通过研究耗散区间和最大临界等位面得到了稳定域的定量估计方法，并据此提出了暂态同步稳定性的定量判据与稳定裕度指标；通过与当前等面积法和能量函数法所估计的稳定域进行对比，突显了所提方法的优越性。分析了实际变量对暂态同步稳定性的影响。提出两种稳定控制方法：锁相环稳定器和基于积分限幅的失稳镇定方法，前者通过补偿锁相环的负阻尼效应扩大稳定域，从而提高变换器的暂态同步稳定性；后者重塑了锁相环的状态轨迹，能够将失稳后的状态引导到稳定域之内，实现暂态同步失稳镇定。最后，通过仿真和硬件在环实验对所提方法的有效性进行了全面验证。