在“双碳目标”的能源战略布局下，清洁能源得到普遍发展。作为清洁能源中最具开发潜力的一支产业，风电行业快速崛起。中国海上风电装机容量逐年攀升，但是高额的运行维护成本成为制约海上风电行业前进的主要因素。为了有效地减少机组故障维修时长，提高风电机组年稳定发电小时数，需要对风电机组传动链关键部件的可靠性提出更高的要求，这也将成为海上风电行业不断发展的必要条件。

针对这一问题，田德课题组基于可靠性增长目标，建立增速型和直驱型风电机组气-机-电-弹-控耦合的传动链仿真模型，揭示两种传动链及关键部件载荷特性与相互作用机理，揭示主要部件故障产生机理、传动链各动态参数与传动性能和出力特性的作用规律，提出二自由度独立变桨控制器同时解决机组载荷控制中的跟踪和抗扰问题。在控制器设计中，阐述了确立合适的状态空间模型是控制器设计的前提。使用乘积摄动模型建立了风电机组动力学的不确定性模型。引入了参考模型方法实现预先设计闭环系统动态，通过D-K迭代算法解决μ-综合问题计算出控制器参数。

          图1风电机组不确定性模型                  图2 二自由度鲁棒独立变桨控制结构图

通过鲁棒性能分析，时域分析，频域分析和疲劳损伤分析，综合验证了二自由度鲁棒独立变桨控制器的性能。该控制器在几乎不影响输出功率的条件下，降低了风轮载荷和塔架载荷。疲劳载荷的减轻证明二自由度独立变桨控制器对提高机组可靠性，增加机组安全性具有重要意义。

2021年10月5日，该研究成果以“wind turbine load reduction based on 2DoF robust individual control”为题发表在国际可再生能源权威期刊《Renewable Energy》上。该论文第一作者为华北电力大学开云(中国)Kaiyun学院博士生唐世泽，通讯作者是开云(中国)Kaiyun系统国家重点实验室田德教授，开云(中国)Kaiyun系统国家重点实验室是论文的唯一通讯单位。

该研究工作得到了国家重点研发计划课题“传动链关键部件优化设计和批量制造工艺及检测技术”的资助。