水能资源属于绿色能源,同时也是国家贯彻落实节能减排战略过程中的一个重要环节。随着大中型水力发电站的建设,水电站坝址下游河道生态需水应得到保障,相关水利部门、环境保护部门发文必须科学核定和保证河道生态下泄流量。因地制宜地利用下泄流量开发生态型水电对于节约资源,保护环境,提高人民生活水平具有重大意义。由于下泄来水流量或水头变化较快,为充分利用水能资源,需研究变速恒频技术生态型水力发电机组,使其适应多变的工况,保持机组在较高效率下运行。本文设计了基于永磁同步发电机与AC-DC-AC变流器组成的变速恒频系统,实现可变转速发电,提出了基于改进TABC算法优化的PID参数整定方法保证发电控制系统的鲁棒性、可靠性和精确性,提高发电效率。本文主要工作如下:（1）针对生态型水电库容较小或无库容的特点,对几种发电技术进行了对比,并提出了适用于生态型水电的变速恒频控制策略。采用了永磁同步发电机与AC-DC-AC变流器组成的变速恒频系统,该系统可变转速、发电效率高、经济效益好。对发电系统、变流系统进行了数学模型搭建,对变流系统中的变流控制策略和脉宽调制策略进行了方案设计,并基于Simulink对永磁同步发电机变速恒频发电控制系统进行了仿真模型搭建,模型包括永磁同步发电机、整流模块、逆变模块、机侧控制、网侧控制等结构。（2）提出了基于Tent混沌映射改进的TABC算法。首先对Tent混沌映射进行了改进,接着使用改进的Tent混沌映射对ABC算法进行优化。使用了多种基准测试函数对改进得到的TABC、ABC、PSO与GA算法进行寻优测试,实验结果显示了本文改进的TABC算法寻优效果好、收敛速度快。（3）提出了TABC算法对PID参数整定进行优化的方案。通过实验比较了本文改进的TABC算法与传统ABC、PSO、GA算法对不同被控对象在ITAE指标下PID参数整定的优化效果。证明了改进的TABC算法优化的PID控制器具有更快趋于稳定、更好的鲁棒性、更小的超调量以及对输入的敏感性和跟踪能力的优点。最后基于本文在Simulink中搭建仿真系统对本文提出的基于TABC算法优化的控制系统进行了仿真实验,从多方面对TABC和ABC、PSO、GA四个算法的优化结果进行比较,实验证明本文提出的基于生态友好的水力发电机组控制系统的关键技术具有一定的应用价值。