风电机组动模实验系统,简称实验系统,是研发测试风电机组的重要工具。它使得在实验室内开展风电机组发电、控制、涉网等方面的功能、性能试验测试成为可能,能够大幅减小和缩短机组研制的成本和周期。由于实验系统的转动惯量远远小于实际风电机组的转动惯量,实验系统通常采用转动惯量补偿策略,使其可以模拟实际风电机组的缓慢机械动态特性。现有补偿策略用到的加速度观测值依赖于电机转速的准确测量。然而,对于MW级的全功率实验系统,很难安装转速传感器实现高精度、高频率的转速采样,进而影响到转动惯量补偿功能,甚至可能导致实验系统振荡失稳。为此,针对无速度传感器的情况,考虑到电量测量的方便性和可靠性,本文采用基于测量转矩差值的加速度观测方法（简称转矩差值法）。并发现相对于传统的转速差分方法,转矩差值法带来的加速度观测时滞从原来的一步时滞减小为无时滞。而加速度观测时滞的变化使得实验系统沿用现有的补偿策略后,其转动惯量的模拟倍数大幅降低,甚至可能出现振荡失稳。因此,本文针对应用转矩差值法的实验系统构建了线性离散常时滞模型,对实验系统进行了稳定性分析并推导出实验系统振荡失稳的本质原因是补偿转矩回路中由时滞引发的偏差响应分量渐进发散。基于上述分析,本文提出了无速度传感器的转动惯量补偿策略。该补偿策略能够及时消除补偿转矩回路中的偏差响应分量,镇定实验系统,使得实验系统能够稳定模拟大惯量的实际风电机组的缓慢机械动态特性。最后,本文基于金风科技6MW风电机组地面传动试验台开展了风电机组动模实验,验证了本文所提补偿策略的有效性。