随着汽轮发电机组单机功率以及电网容量的不断增大,汽轮发电机组柔性轴系与互联电网的扭振耦合作用的发生可能性和危害严重性日益突出.在我国,电网区域互联和远距离大容量输电的规模目前正快速发展,面临着扭振耦合作用的一些工程和理论问题.本文以此为背景,对汽轮发电机组轴系与交直流电力系统的扭振耦合作用的建模、分析和控制进行了研究.首先在资料数据不全面的情况下,对上海电网一台进口900MW汽轮发电机组建立了轴系详细分段模型,并利用工程结构物理参数的模态转换识别方法对模型参数进行了优化修正,在工程上关心的频率范围内基本满足描述扭振特性的精度要求.采用的数据处理方法值得类似场合借鉴.利用PSCAD/EMTDC的MATLAB接口功能,解决了在通用的电磁暂态程序中应用轴系扭振分布参数模态降阶模型的技术问题.在PSCAD/EMTDC中定制了轴系扭振分布参数模态降阶模型,其中轴系模化质量块数目不受限制、并且可以使用容易得到的模态阻尼参数.以此为工具,针对一个HVDC输电线路和串联补偿电容输电线路相并联的AC/DC系统,建模仿真分析了几种短路故障情况下整流侧汽轮发电机组轴系的暂态扭矩响应.借助于MATLAB的数值计算和数据可视化能力,给出了具有HVDC的AC/DC系统的SSO(Sub-synchronous Oscillation,次同步振荡)参数稳定域以及最佳阻尼参数轨线的可视化描述,并开发了进行分析的GUI软件.采用特征值分析法研究HVDC换流器控制对SSO模态阻尼的影响,通过可视化分析发现,各SSO模态都有一条最佳的模态阻尼脊线,阻尼不是分别随整流控制器增益和时间常数单调变化的.因此,减小时间常数和提高增益可以从非参数稳定域到达参数稳定域或者远离非参数稳定域,有利于提高鲁棒稳定性,但并不总是有利于改善模态阻尼.提出了一种新颖的以IMS(Independent Modal Space,独立模态空间)鲁棒控制给定期望响应的扭振自适应逆控制系统.将轴系单独看作被控对象,扭振电气系统则视为扭振控制的执行元件;以轴系扭振的IMS鲁棒控制给定扭振控制的期望响应,同时以自适应逆控制补偿器抵消执行元件的特性,使得执行元件输出即电磁转矩跟踪反映给定的期望响应,从而实现扭振控制的目的.这一方面的研究有待进一步深入.