随着我国提出2030年实现“碳达峰”和2060年实现“碳中和”的目标,国家加强了对环境保护的举措,其中,对风光等新能源的大力发展成为了实现“双碳”目标的重要手段之一,因此如何提高电力系统对分布式能源的接纳能力也成为了研究热点。变流器因其自身强非线性、时间尺度短、阻尼惯性小等不足,接入电网后带来的各种电力系统新型振荡问题屡见不鲜。目前,主流观点认为造成振荡的主要原因是变流器间耦合、或是电力电子设备与弱电网、线路等之间强交互耦合影响。对于新能源并网系统不稳定问题,考虑能量单向传输并网稳定性问题的研究较多,对于需要双向运行条件下,如含有储能元件的系统,变流器间双向交互作用的研究也十分有必要。同时,因背靠背变流器等效拓扑结构被广泛应用于柔性直流输电系统中。因此,本文以背靠背互联变流器为研究对象,分别从稳定运行范围、双向灵活互联、并网稳定三方面对互联变流器之间的耦合交互问题进行研究,通过对阻抗特性的分析,提出相应的控制策略以提高互联系统运行范围、改善双向运行稳定性差异并增强并网稳定性。主要工作及取得的成果如下:1、背靠背变流器直流双侧阻抗特性的研究。目前,对变流器阻抗特性的研究大多集中在输入或输出单侧,对互联变流器双侧双向的稳定特性分析较少。针对双环稳压控制的变流器和单环控制功率的变流器分别建立了直流互联接口的输出和输入双端口阻抗模型,揭示了双向功率流动下输出阻抗增益的谐振峰值和输入阻抗的负阻性造成互联失稳的原因。分析了各控制环中控制器参数对阻抗特性和互联变流器稳定影响,提出了对电压环比例系数和带宽的调节可提高系统稳定的方法。2、为提高背靠背变流器稳定运行范围,提出了一种基于电流反馈的有源控制策略。在建立的输入输出双侧阻抗的基础上,分析了有功出力增加分别对阻抗幅频-相频特性产生的影响,揭示了功率增大造成了输入阻抗低频段增益减小容易与输出阻抗相交产生不稳定区域的问题,之后采用在前级变流器中引入等效的直流电流,降低输出阻抗低频端增益,减小了与输出阻抗增益相交的频域范围,从而扩大了稳定区域。在Matlab/Simulink仿真软件和2kW实验样机中对控制策略进行了验证,该方案可有效提高互联变流器的稳定裕度,同时也增大了系统稳定运行范围。3、对背靠背变流器双向运行时的稳定特性进行研究,并提出了一种双向能量协调稳定控制方案。功率双向传递时,互联变流器系统的稳定裕度存在显著差异。当电压源变流器作为源变流器时,背靠背变流器稳定裕度降低。系统中的状态量具有响应速度快、更能体现控制模型的特性,该方案在前后级变流器中观测状态量电容电流引入控制回路,在全频范围内提高了功率负载变流器的阻抗增益,降低了电压源变流器的谐振值,尽可能地避免了阻抗增益的相交,减小了互联系统在功率双向流动时的稳定性差异。并且通过仿真和实验验证了所提出的控制方案的可行性。4、针对背靠背变流器模型等效特征根位置区域受限的问题,提出一种优化线性二次最优调节策略。建立了考虑锁相环的状态空间模型,在常规线性二次最优控制中考虑了输出量和状态量的特性,对反馈矩阵K进行修订,使系统等效特征根能设置在更为广阔的区域,从而显著改善稳定特性和动态特性。所提出的控制策略可使互联变流器阻尼增大,动态响应加快,保证背靠背变流器系统以更优的性能稳定工作。同时,仿真和实验也被实施验证了该方案的有效性。