在“双碳”的目标下,光伏、风电将迎来大幅增长空间。国家“十四五”规划中也将新能源发电产业列为加快发展的战略性新兴产业。并网变流器是新能源与电力的接口,承担着能量高效转换的关键任务,其装备及控制技术是新能源发电的核心。能源局指出,“十四五”期间,可再生能源发电并网接入和消纳将是可再生能源规模化、高比例、高质量发展的必要条件[1]。相对于电网而言,并网逆变器属于无转动惯量的静止元件,随着新能源并网渗透率不断攀升,造成电力系统等效转动惯量降低,限制了电力系统应对功率缺额和功率波动的能力[2],导致电网呈现弱惯性、弱电压支撑的运行特性。常规光伏、风电等采用电流源模式控制策略,在高渗透率条件下电网阻抗波动与变化可导致系统阻尼和稳定裕度的降低,甚至不稳定。为增强对电网的支撑能力,将频率-有功和电压-无功及同步机惯性特征引入到并网变流器控制中,成为了研究热点[3-5]。与常规采用电流源模式控制策略对输出进行控制的目标不同,为提供电压支撑能力,变流器需采用电压源模式。为了提高电压源模式变流器输出电压的质量,基于V-f下垂控制或虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制的变流器内环多采用电压电流双闭环控制。若输出电压响应速度足够快、跟随特性足够好,电压环可认为与功率外环解耦,其对功率环特性无影响。然而,电压电流内环的设计可直接影响电压源模式变流器的稳定性。文献[5,6]分别建立了无电压电流内环和有电压电流内环的VSG并网系统小信号模型,并对弱电网下的系统稳定性进行了对比分析。目前关于VSG算法的文献中对是否必须存在电压电流内环控制未有统一定论,现有文献关于电压电流内环对VSG并网系统稳定性影响的分析也少有报道。针对电压源模式变流器内环控制优化问题,本文首先根据电压源模式变流器硬件结构和控制方式建立电压电流内环的传递函数模型,考虑不同电压前馈和电流反馈方案得出四类传递函数模型。在此基础上,分别从电压电流环调节器增益、相角裕度范围、闭环带宽、抗扰性等方面对四类传递函数进行对比研究。最终,通过MATLAB/Simulink仿真与实验,就以上分析结论进行验证。