能源转型是我国实现“双碳”目标的重要任务,光伏具有获取来源广、排放污染少等优点,大规模光伏并网将是加速能源转型的关键举措。与传统同步机不同,光伏通过锁相环控制实现与交流电网同步运行,随着光伏发电占比的日益提高,含故障穿越控制与虚拟惯性控制的光伏系统复杂响应特性将使传统电网暂态行为发生根本转变,电力系统的同步过程将由物理主导同步逐渐演变为控制主导同步。传统同步机功角稳定分析方法难以计及光伏系统复杂的动态同步特性,需要对光伏系统本身的同步稳定性问题进一步分析。为此,本文具体研究内容如下:（1）针对计及故障穿越的光伏发电系统,分析其暂态同步稳定性以及影响暂态稳定性的因素。首先,建立含锁相环控制与故障穿越控制的光伏发电模型,而后考虑锁相环对光伏发电系统的影响,建立基于锁相环的暂态同步稳定性分析模型,并研究其动态特性;在此基础上利用等面积准则的思想分析故障前后的暂态同步过程,并进一步对影响光伏系统暂态稳定性的因素进行分析;最后,通过仿真验证该理论分析的正确性。（2）在计及故障穿越控制的光伏发电系统基础上,考虑虚拟惯性控制,从理论上研究了该系统与锁相环之间的相互作用,并根据此特性分析系统故障前后的暂态同步稳定性。首先,建立含虚拟惯性控制与故障穿越控制的光伏发电系统模型;然后在考虑锁相环参数以及虚拟惯量控制器参数对光伏系统影响的基础上,建立了锁相环扩展非线性模型,并分析其动态特性;在此基础上分析了系统故障前后的动态同步过程,并进一步研究了电路参数与控制器参数对光伏系统暂态同步稳定性的影响;最后通过仿真验证以上理论分析的正确性。（3）针对光伏电站,研究故障下光伏电站内部单台机组以及机组与机组之间的暂态同步稳定性。首先,建立光伏机组与光伏电站的等效模型,并计及锁相环的动态特性以及各机组之间的相互作用,类比同步发电机转子运动方程,建立光伏机组的运动方程;然后利用等面积准则的思想分析光伏机组的暂态同步稳定性,并定性分析影响机组暂态同步稳定性的因素;最后在仿真中建模,验证机理分析的正确性。