● 摘要
当前，世界主流风力发电机组已经完全由千瓦级机组迈进兆瓦级机组，并有飞速向更高兆瓦的单机容量进军的趋势。这就使得风剪以及湍流等因素对机组的载荷影响愈加明显。因此，如何降低机组的额外载荷备受现今各研究机构重视，本文将从使用独立变桨技术降低系统载荷的角度进行切入研究。最终达到通过应用通过跟踪叶根反馈的独立变桨控制技术使得风电机组的载荷降低、减少机组振动。具体内容如下：
（1）根据空气动力学理论，本文详细分析了风剪及湍流等工况等对机组的影响及加剧疲劳载荷等问题。阐述了机组在不同风速区内的运行特性，提出了采用基于叶片根部载荷反馈的独立变桨距控制策略，来降低叶片及机组部件载荷。
（2）基于Matlab 与Bladed 平台联合建立整机模型及仿真，通过Bladed 平台建立风速模型、叶片模型、塔筒模型、轮毂模型、传动链模型、机舱模型、控制系统模型，通过Matlab 平台设计统一变桨控制器。对整机模型进行了转速-转矩控制和统一变桨控制仿真。证明了Bladed 与Matlab 联合建模仿真的正确性与快速性。
（3）应用d-q 变换理论对叶片载荷进行解耦，结合比例积分控制方法分别建立每个叶片的跟踪叶根载荷反馈的变桨距控制器，从而实现对各叶片的独立变桨控制。在湍流和阵风工况下，对比分别采用统一变桨控制策略和独立变桨控制策略的机组各部件载荷，结果表明，独立变桨策略可以有效的降低风电机组载荷并减小振动，经过对1.5MW 风机的应用仿真结果可以推断，独立变桨应用在更大兆瓦风机上的效果将更加明显。