本文首先通过行业权威数据,分析了国内外风力发电行业的发展现状,说明了风电机组大型化的趋势,指出了这种情况下进行疲劳载荷分析评估以及降载优化的迫切需要。接着简要介绍了美国国家可再生能源实验室(NREL)开发的权威风电机组建模仿真软件FAST,并联合FAST与Simulink,搭建起NREL5 MW风电机组的统一变桨控制模型,为机组设计了变增益PI统一变桨控制器。分析仿真结果发现,单纯地通过优化变桨控制器性能来降低载荷,效果比较有限。在此基础上,本文根据IEC风力发电机组认证标准进行仿真,并分析机组关键部位所受的载荷情况,掌握机组在各种工况下的载荷分布规律,找出了机组易发生疲劳损伤的危险位置。接着系统地总结了结构疲劳损伤估计的相关理论和一般流程,并粗略地估计了一段载荷时间历程对叶根造成的疲劳损伤。最后根据载荷分析与疲劳损伤估计的结果,针对叶根等机组的关键部位载荷提出相应的控制优化策略:第一,设计了一种在额定风速以下提前进行变桨控制的优化方案,并依据疲劳损伤与发电量综合评价进行提前变桨区间的最优选取;第二,在额定风速以上结合功率和载荷两方面的控制目标,先分风速区间优化独立变桨控制器PI参数,再拟合得到独立变桨控制的变增益调度函数;第三,加入载荷反馈回路,在变增益PI独立变桨策略的基础上进一步降低叶根峰值载荷。仿真结果表明,提前变桨策略能够有效降低额定风速附近的载荷与功率波动,加入载荷反馈的变增益PI独立变桨控制相比统一变桨能够显著减少叶片疲劳损伤。