可再生能源发电、直流输电等的规模化发展推动了电力系统的电力电子化进程，使现代电力系统稳定的机制发生了重大变革。近年来，国内外电力系统多次出现与电力电子变换装备相关的系统振荡问题，已经严重威胁到电力系统的安全稳定运行。
　　目前，国内外针对电力电子变换装备并网系统振荡问题已开展相关研究工作，但普遍而言其机理性仍有不足且非线性系统分析方法缺失。电力系统物理对象的变革客观上提出对电力电子化电力系统非线性振荡问题分析相关基础理论和关键技术创新的需求。为进一步认识电力电子化电力系统非线性振荡行为，亟需对电力电子变换装备的非线性特性进行归纳，认识其影响下的系统非线性动态响应特征，并对电力电子变换装备及其各环节的激励-响应关系展开分析，以期认识非线性系统动态响应行为的背后机理及解析描述非线性振荡行为。
　　因此，本文基于“以线性模态为桥梁认识系统非线性行为”的基本认识思路，以电压源型并网变换器单机无穷大系统为研究对象，聚焦系统受到小扰动后交流电流控制时间尺度下出现的逐渐振荡发散至等幅振荡过程，重点关注装备的非线性特性及其影响下的系统非线性动态响应特征，研究动态响应特征演化的一般性规律，并探索这种特征的信号激励下以幅值和频率描述的变换器装备及其各环节的激励-响应关系(本文又称原始关系)。
　　本文的主要内容如下：
　　(1)建立电压源型并网变换器的状态空间模型并明确其中的非线性：介绍了两电平电压源型并网变换器的电路拓扑结构及交流电流控制时间尺度控制结构。依据电路方程、锁相环方程及电流环方程，建立了变换器的状态空间数学模型。同时，提出以变换器装备内电势，即逆变侧交流电压，来表征装备的动态响应行为。归纳总结了变换器装备中包含的非线性环节。
　　(2)分析电压源型并网变换器的非线性动态响应特征及其演化规律：基于内电势描述了变换器并网系统受到小扰动后逐渐振荡发散至等幅振荡的响应行为，并将该振荡过程大致划分为三个阶段(振荡初期、振荡发散阶段、等幅振荡阶段)。对振荡初期的系统开展了模态分析，结果表明系统的不稳定模式主导了系统初期的振荡行为。分析了在不同振荡阶段内电势幅值及频率的信号特征：振荡初期呈现时不变特征，振荡发散阶段呈现非周期时变特征，等幅振荡阶段呈现周期时变特征。基于此，借助希尔伯特变换，探索了内电势在整个振荡过程中的迭代幅频调制演化规律。
　　(3)研究决定电压源型变换器非线性动态响应行为的原始关系：基于分析得到的变换器振荡过程中信号量的动态响应特征及其迭代幅频调制演化规律，分析了此种特征的信号激励下变换器中关键环节的原始关系。之后，通过设置两个仿真场景，探究了关键环节对变换器装备激励-响应关系的影响。最终，推导得出由这些关键环节构成的变换器装备的原始关系，并通过仿真验证了变换器原始关系的正确性。