风火打捆输电,在满足传统能源和可再生能源远距离输送的同时,也大大缓解了风电消纳问题,逐渐成为风电外送的主流方式。然而,风电场的接入也给电网带来了新的不稳定诱发因素,可能引起电网的电磁振荡,进而导致汽轮发电机组轴系的扭转振动和机电互作用振荡,影响汽轮发电机组安全稳定运行。本文以风火打捆经高压直流送出系统为研究对象,对风火打捆下汽轮发电机组轴系扭振进行了仿真分析。首先对风火打捆经高压直流送出系统各部分进行了数学建模,主要包括双馈式风力发电机组模型、汽轮发电机组模型和高压直流输电模型。同时对建立的汽轮发电机组轴系模型进行了扭振固有特性分析,为后续扭振问题的研究奠定了基础。其次,根据建立的数学模型,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了风火打捆经高压直流送出系统的机电网统一模型,仿真分析了风火打捆比例、风电机组换流器控制参数以及不同母线故障对汽轮发电机组轴系扭振的影响,仿真结果采取时域结合频域的分析方法。研究结果表明:双馈式风电场的接入能够在一定程度上抑制汽轮发电机组轴系的扭振,风火打捆比例越高,抑制效果越明显;双馈式风电机组换流器增益系数会影响汽轮发电机组轴系的扭振,而换流器积分时间常数的影响较小;整体上看,三相短路故障激发的轴系扭振比两相短路故障更加严重。最后,提出了一种基于变分模态分解和希尔伯特变换的轴系扭振时频分析方法,进一步讨论轴系扭振包含的各阶模态分量随时间的变化关系。研究结果表明:该方法能准确有效地将扭振信号中包含的各阶模态分量分离出来,得到各阶模态随时间的变化关系。