本发明涉及风电机组故障诊断技术领域，具体提供了一种风电机组的齿轮箱复合故障诊断方法及装置，包括：将齿轮箱的齿轮轴承振动信号代入预先构建的周期性诱导的组内组间稀疏表征模型，并采用MM(Majorization‑Minimization)算法进行求解，得到稀疏表征模型的闭式解；基于所述稀疏表征模型的闭式解确定稀疏表征模型的正则化参数；将所述稀疏表征模型的正则化参数代入所述预先构建的周期性诱导的组内组间稀疏表征模型进行稀疏表征信号求解，得到稀疏表征信号；基于所述稀疏表征信号对齿轮箱进行故障诊断。本发明提供的技术方案，可以直观地提取复合故障的特征，进而在齿轮箱出现复合故障时实现故障溯源，保证风电机组的经济效益与运行安全，在工程实际中具有重要意义。