随着我国“双碳”发展战略目标的提出,发展以新能源为主力的电力系统成为未来的发展趋势和共识。并网变流器是新能源发电系统中的核心单元,其在电网中渗透率的不断增高促使其运行稳定性问题成为研究热点。现有单并网变流器的稳定性分析和设计方法不能够满足复杂电网环境下多并网变流器系统稳定性分析的需求。相比而言,阻抗分析方法利用并网变流器端口外特性即可定量分析系统的稳定性,适用于复杂电网环境下多并网变流器系统的稳定性分析,得到了广泛研究。并网变流器的端口阻抗无源是系统稳定的一个充分条件,因此,本文以并网电压源型变流器（Voltage Source Converter,VSC）端口阻抗的无源化为研究目标,开展了基于无源滤波器参数设计、基于新型史密斯预估器延时补偿、基于龙伯格观测器有源阻尼和基于相位补偿带通滤波器电压前馈的VSC阻抗无源化方法的研究,主要研究内容和贡献如下:1.研究了电网侧电流控制的LCL型并网VSC等效导纳的无源性（因恒流控制的VSC可以等效为电流源并联导纳的形式,所以后文称端口阻抗为等效导纳）。根据VSC等效导纳的非无源区域同时受到VSC控制延时和LCL滤波器的抗谐振频率影响的特性,通过整定LCL滤波器的抗谐振频率,能够在保证VSC内部稳定的同时,使VSC的等效导纳在全频段无源。研究了多种基于无源阻尼的VSC阻抗无源化方法。证明了从无源性的角度设计无源阻尼,能够以很小的无源阻尼使得VSC的等效导纳在全频段无源,从而减少了无源阻尼的损耗。此外,对于Trap滤波的VSC,发现了其等效导纳存在两非无源的区域,其中的一个可以通过设计Trap滤波器的电容参数消除,另外一个则需要通过增加无源阻尼的方法消除。最后通过仿真验证了通过无源滤波器的参数设计方法能够使得网侧电流控制的VSC等效导纳在全频段无源。2.研究了变流器侧电流控制的LCL型VSC等效导纳的无源性,针对VSC等效导纳的非无源区域仅受VSC控制延时的影响的特性,提出了一种基于新型史密斯预估器的延时补偿方法,用于对VSC的控制延时进行补偿。经过研究发现,该方法不仅能够提高VSC基于相位裕度的内部稳定性,还可以大幅度地提高VSC基于无源性外部稳定性。最后通过仿真和实验验证了基于新型史密斯预估器延时补偿方法的有效性。3.针对电网侧和变流器侧电流控制的VSC,研究了基于龙伯格观测器的电容电流反馈有源阻尼方法,以省去传统电容电流反馈有源阻尼中的额外两个电容电流传感器。通过对比带单步预测和不带单步预测的龙伯格观测器对VSC等效导纳无源性的影响,发现了对于变流器侧电流控制的VSC,不带单步预测的观测器要优于带单步预测;反之,对于电网侧电流控制的VSC,带单步预测优于不带单步预测。此外,还证明了当LCL滤波器的抗谐振频率在一定的范围内时,所提出的方法可以完全替代传统的电容电流反馈有源阻尼使得VSC的等效导纳在全频段无源,从而省去了两个额外的电容电流传感器。最后通过实验验证了基于龙伯格观测器的电容电流反馈有源阻尼方法能够使VSC的等效导纳在全频段无源,增强了VSC对电网阻抗变化的鲁棒性。4.根据VSC电压电流采样位置的不同,建立了变流器侧电流和电网侧电流反馈,电容电压和电网电压前馈的四种不同类型VSC的统一阻抗模型。推导并归纳了不同电压电流采样的VSC等效导纳实部的统一代数表达式。分别研究了电压前馈和传统电容电流反馈有源阻尼对无源性的影响。对比了异步采样单位电压前馈对VSC等效导纳的无源性影响,提出了一种带相位补偿的带通滤波器,并研究了其基于无源性的参数整定方法。通过实验验证了相位补偿的带通滤波器及参数整定方法能够有效地增强VSC等效导纳的无源性。