随着海上风力发电技术的迅速发展和装机容量的不断增加,大功率深海漂浮式风电机组逐步成为发展趋势和研究热点。其叶片、传动链、塔筒、浮式基础和系泊系统等关键部件都具有柔性低频模态,耦合振动几率增加,机组运行过程中受到的载荷更加复杂。本文以5MW Spar漂浮式海上风电机组为研究对象,以减小柔性部件动态载荷为目标,对系统动力学模型和载荷控制策略进行深入研究。通过调整叶片桨距角和发电机转矩从而减小机组运行过程中所受到的动态载荷,重点解决漂浮式海上风力发电机组无法准确建模、外部强扰动等不确定因素对动态载荷控制带来的影响问题。主要工作如下:建立了海上风力机-浮式基础-系泊系统动力学模型,分析了海浪水动力、机舱摇摆、海上风电场尾流对机组振动及载荷的影响,重点研究了风轮不平衡载荷和柔性传动链载荷。并以此为基础确定了漂浮式风电机组载荷控制总体方案。针对海上风电场尾流效应引起的风轮不平衡、耦合水动力的机舱摇摆振动问题,提出了漂浮式风电机组变桨多目标载荷控制策略,采用H₂/H_∞鲁棒控制对机组输出功率稳定性和机舱纵向运动两个目标进行同时控制,从而使风电机组达到整体最优的目的。采用基于尾流中心预测的多步模型预测减小风轮不平衡载荷。针对漂浮式海上风电机组柔性传动系统动力学参数不确定性特点,提出了双回路传动系统非扭转载荷控制策略,使用基于μ综合设计的控制器,对传动系统纵向和横向同时进行控制,提高了系统的稳定性和鲁棒性。针对于传动链扭转载荷,设计了基于卡尔曼状态估计的动态扭转载荷控制器,通过减小传动链上风轮和发电机的等效转速差,减小传动链扭矩。为了验证本文提出的动态载荷控制策略,构建了漂浮式海上风电机组控制硬件在环测试平台,在风浪联合作用工况下进行了测试和对比分析。动态载荷对比结果表明该载荷控制方法可以明显减小风轮不平衡及传动系统载荷,从而验证了动态载荷控制策略的可行性、有效性。