随着国内电网建设的蓬勃发展，其区域互联程度的加深和远距离重负荷输电线路的大规模构建在逐步实现全国范围内电力资源优化配置和提高电力系统经济运行的同时，也逐渐形成了一种多组耦合紧密的发电机群弱联系结构。此外，高增益的传统晶闸管快速励磁系统在电力系统中的广泛应用也削弱了系统的电气阻尼。由此带来的问题则是增加了系统发生低频振荡的风险，进而严重影响到远距离重负荷输电线路的输电容量和电力系统的安全稳定运行。　　虽然发电侧采用安装电力系统稳定器以及系统输电侧采用交流串联补偿技术、直流输电技术以及柔性交流输电技术能够增加电网远距离输电容量和提高电力系统稳定性，但由此可能产生的次同步振荡问题则会对发电机轴系造成疲劳损害，久而久之危害到系统发电环节的安全性和可靠性。随着国家“十三五”期间对电网的深度建设，该问题的严重性将会愈发凸显。　　未来我国电网的发展方向是能可持续化发展和高度智能化的第三代电网，因而对电网技术的革新提出了更高的要求。新型电力电子设备作为影响未来电网发展的关键技术之一将从发、输、配电等方面对传统电网的发展带来巨大影响。本文则针对系统低频振荡和次同步振荡两大电力系统稳定性问题，对基于电压源型变换器的励磁系统进行了深入的研究，主要内容如下：　　首先，提出并研究了基于电压源型变换器励磁系统在单机无穷大系统下的次同步振荡阻尼控制策略。建立了适用于次同步振荡研究的励磁系统等效数学模型。在IEEE次同步振荡第一标准模型和第二标准模型I型系统的基础上，结合复转矩系数法原理和相位补偿原理提出了基于电压源型变换器励磁系统的次同步振荡阻尼控制器的数学模型和设计原理。而后，通过复转矩系数法和时域仿真研究分析了次同步振荡阻尼控制器在改造后的IEEE第一标准和第二标准模型 I型系统下抑制不同类型次同步振荡的效果，并从经济运行的角度分析比较了不同容量电压源型变换器励磁系统对次同步振荡的抑制情况。　　其次，提出并研究了基于电压源型变换器励磁系统在两机系统下的次同步振荡阻尼控制策略。以次同步振荡IEEE第二标准模型II型系统为研究基础，分析了复转矩系数法在两机系统下的适用性条件。基于相位补偿法原理，提出了适用于两机系统的次同步振荡阻尼控制器设计方法。结合复转矩系数法和时域仿真分析了阻尼控制器抑制次同步振荡的可行性。此外，探讨分析了阻尼控制器对发电机组在不同运行工况下为系统提供电气阻尼转矩的情况。　　然后，在较成熟的基于电压源型变换器励磁系统在低频振荡问题上的理论研究基础上，从工业应用实现用以解决系统低频振荡的目的出发，详细介绍了基于电压源型变换器的励磁系统工业样机的设计思路和工业化成型方法，新型励磁控制策略的实现和励磁控制系统的构建和嵌入式软件的规划设计。　　最后，研制了一套基于电压源型变换器励磁系统工业样机用于某实际水电站10MW水电机组晶闸管励磁系统的改造工程以及抑制系统低频振荡的实际应用。通过时域仿真首先验证了新型励磁控制策略的有效性。通过一系列动态模拟实验，检验了所研制工业样机励磁调节系统的运行可靠性、功能完整性、应对非常规运行状况时的系统调节稳定性和快速响应性，以及关键器件在正常环境下的适应性和稳定性情况，为其工业现场投运奠定了基础。