理论上,在浮子式波浪能发电系统中,当浮子的固有频率与波浪频率一致时,系统工作于共振状态,此时波浪捕获效率将达到最大。浮子的固有频率与浮子尺寸、形状、刚度、质量、附加质量等参数有关,为了增大波浪能捕获效率,不同学者针对不同参数对波浪能转换装置的影响做了大量研究。然而浮子质量的改变会导致吃水深度、附加质量、水动力系数等多个参数的变化,所以至今并没有高效精确的质量调节方法,也没有对于质量可调浮子捕获效率的验证。针对此问题,本文首先给出了一种质量可调浮子的简易设计,并且基于此质量可调浮子设计了波浪发电系统。在调节理论上提出了一种新的优化计算方法,这种方法利用高阶多项式拟合引入了一个与波浪频率和浮子吃水深度相关的附加系数K,并结合边界元分析和数值计算的优点,改进了胡夫特(Hooft)提出的关于附加质量与浮子尺寸关系的近似表达式,在保证计算精度的条件下,提高了计算效率。本文针对质量可调浮子式波浪发电系统的设计和调节方法进行了深入研究,主要从以下几方面展开工作:1.阐述了波浪能捕获及其发电系统的研究现状和成果,总结了现存各种波浪发电系统的基本工作原理及其优缺点,分析了浮子式波浪发电系统在整个海洋波浪能源利用领域中的优势和研究意义。2.设计了一种质量可调的浮子模型,并基于此建立了以质量可调浮子为基础的浮子式波浪能捕获系统。发电系统设计选择了直线电机作为功率输出装置,并且系统设计充分考虑到了波浪能发电装置易受海水腐蚀等问题。3.在调节控制方法方面,结合边界元分析方法和数值计算方法提出了一种新的控制方法。其原理是利用高阶多项式拟合引入了一个与波浪频率和浮子吃水深度相关的附加系数K,然后对目前常用的关于附加质量与浮子尺寸关系的近似表达式进行优化。在保证计算精度的条件下,提高了算法的计算效率。4.在仿真工作方面,首先使用AQWA模拟计算了质量可调浮子和普通浮子在不同波浪频率下的响应,然后将其作为全电气模拟的输入,仿真结果验证了质量可调浮子比普通浮子具有更高的波浪捕获效率。