稳定是电力系统运行的基本前提,传统电力系统动态行为、稳定机理以及相关理论的建立主要源于对同步机特性的深切认知。但随着大规模新能源的开发与利用,电源特性呈现出多元化发展趋势,以风力发电、光伏发电等新能源为典型,由于采用了大量的电力电子变流装置,其动态行为特征与常规电源同步机有显著差异,带来了弱惯性、弱电气支撑以及诸多振荡等稳定问题,而基于同步机特性认知的传统电力系统动态及稳定性分析方法在阐述新能源的动态行为方面难以适用,亟需发展新理论和新方法。本文围绕新能源电源的电磁动态行为(也就是变流器控制作用产生的动态),对其大、小干扰稳定性进行了深入探讨。初步形成了一套针对新能源电源稳定性研究的理论体系,揭示了新能源电源的大、小干扰稳定机理,并建立了相关稳定判据,最后从时域仿真和频域稳定性分析上验证了分析结论的正确性。具体内容如下:首先,提出了一种新能源并网变流器电磁动态行为的表征方法及演变机理,定义为“电磁功角”原理,是本文揭示新能源并网变流器、新能源电源大、小干扰稳定机理的研究基础。随后,基于“电磁功角”原理对新能源并网变流器的大、小干扰稳定机理进行研究。首先建立了计及电流控制环、锁相环以及电网动态行为的新能源并网变流器解析模型,然后基于该模型展开稳定机理和判据研究。小干扰稳定性分析表明,在电流环与锁相环解耦情况下,系统是本质稳定的;而不解耦情况下,存在欠阻尼振荡甚至是失稳的可能,根据复转矩系数法,相应地给出了临界稳定判据。进一步,探讨了新能源并网变流器的大干扰稳定机理。研究表明,在电网发生三相短路故障时,系统存在暂态失稳的可能,主要表现为锁相环频率的非周期性偏移。通过构建李雅普诺夫函数,建立了基于“等面积定则”的暂态稳定判据,并给出了暂态稳定裕度的量化计算方法。分析了故障极限切除时间与电流环带宽、锁相环带宽以及故障点电压端口特性(幅值和相位)间的数量关系,可作为新能源变流器参数设计以及并网线路继电保护参数整定的依据,基于PSCAD/EMTDC仿真分析,验证了相关稳定机理与判据的有效性。针对仅含一台变流器的单机并网系统,研究了计及控制外环的并网变流器小干扰稳定性问题,基于等效序阻抗法,分别揭示了含功率环、直流电压环的并网变流器稳定机理。进一步将新能源发电系统归结为三类“双变流器互联系统”,其中,全功率变换风力发电系统属于直流端口互联的“第一类互联系统”,光伏储能互补发电系统属于交流端口互联的“第二类互联系统”,双馈风力发电系统属于交、直流端口均互联的“第三类互联系统”。针对上述三类互联系统,提出了模块化、多端口阻抗建模方法,通过该方法分别建立了适用于Nyquist稳定判据分析的全功率、双馈风力发电并网系统和光伏与储能互补发电系统的阻抗模型,揭示了新能源发电系统中变流器间的相互作用关系,分析了互联系统的小干扰稳定性,基于PSCAD/EMTDC仿真分析,验证了结论的正确性。最后,研究了新能源发电系统的大干扰稳定性。针对全功率风力发电系统、光伏发电或储能并网系统,在分析电网故障引发的暂态稳定问题时,可以用单机并网系统进行等效,故“电磁功角”原理完全适用;而双馈风力发电系统不能完全用单机并网系统等效,故提出了“修正的电磁功角”原理,基于该方法,分析了双馈风力发电系统的暂态稳定问题。在PSCAD/EMTDC仿真软件上搭建了双馈、全功率风力发电并网系统的详细电磁暂态模型,验证了分析的正确性和方法的有效性。