我国海域波浪能流密度较低,将使波浪能发电成本较大,其应用场合首选用电成本高昂的岛礁和海上仪器等。偏远岛礁和海上仪器等海上孤立用户缺乏土地资源,处于海洋特殊环境,难于发展太阳能、风能和生物质能等其他可再生能源,其能源解决方案首选海洋波浪能。因此,波能装置为海上孤立用户供电是双向选择的结果。综合考虑波浪资源、海洋工程和运行维护等因素,单体波能装置供电能力是有限的。为了满足日益增长的海上孤立用户用电需求,投放波能装置群,建立波浪能发电场是有效途径之一。波浪运动具有往复特性,波能装置输出功率波动较大。海岛等孤立用户微电网体量十分微小,抵抗电源冲击能力十分有限。因此,波能装置群的并网接入方式、波浪能发电场稳定供电方式、波能装置发电系统特性、馈网变换器及其控制策略和波能装置监控等都是建立波浪能发电场急需解决的关键技术。波能装置发电系统特性是研究波浪能发电场并网接入方式和波能装置馈网变换器的基础。通过建模、推理、仿真和实验等研究方法,取得了波能装置液压发电系统电阻负载模式和电压负载模式的特性公式,通过分析得出液压发电系统具有“电流源”特性,并据此提出直流纳电网技术。直流纳电网是在交流微电网结构中,由部分发电设备采用直流方式并网,与储能设备和直流用户等共同组成的相对独立的更小一级的直流电网。在波浪能直流纳电网中,波能装置群采用直流接入方式,实现海底电缆直流输电和海上可靠并联;蓄电池组提供直流母线,吸收波能装置群的功率波动;纳电网逆变器向海岛微电网供电,提供稳定可调度的电力。此外,直流纳电网技术方案使波浪能发电电力变换环节减少,使延迟消耗电力的路由效率提高10%以上。虽然液压发电系统通过不控整流可以直接并入直流纳电网,稳定可靠,但是液压发电系统的转速不可调节、液压发电系统配置不灵活等。引入交错并联BOOST馈网变换器,通过建模和推理,建立了液压发电系统转速闭环控制结构,实现了转速控制。从液压发电系统的输出功率与转速成正比的特性推出,液压发电系统没有最大输出功率。提出液压发电系统馈网变换器采用最大效率转化控制策略。通过实验训练方法取得液压发电系统最佳压力——转速曲线,馈网变换器控制液压发电系统在每个完整发电周期都工作在最佳压力——转速曲线,最终实现最大效率转化控制。此外,针对馈网变换器相控整流的缺陷,引入了PWM高频整流馈网变换器。建立了液压发电系统PWM高频整流数学模型和转速外环定子电流内环控制系统,波能装置馈网变换器同时实现了柔性整流和最高效率效率转化。最后,采用冗余设计方法,针对波能装置监控系统的特定任务和特殊要求,完成了多台波能装置监控系统的设计与实现。直流纳电网的仿真结果和DWS波浪能发电场初步运行实例证明,直流侧纳电网的功率波动不影响交流侧微电网稳定运行,交流侧微电网故障也不影响直流侧纳电网可再生能源的正常发电,这点对波浪能装置群是非常重要的,因为液压发电系统不能空载运行。直流纳电网能解决波能装置群能源合并和在微电网中稳定供电的难题,同时满足波能装置馈网变换器高可靠性的要求。仿真结果表明,交错并联BOOST变换器和PWM高频整流器都实现了馈网变换器对波能装置液压发发电系统转速的控制,最终实现最高效率转化控制。此外,PWM高频整流还实现了液压发电系统的柔性整流,输出高品质电能。多台波能装置监控系统运行结果表明,本文的波能装置监控系统针对性强,设计完善,功能全面,性能可靠。因此,本文的研究成果在波浪能发电场直流纳电网研建中将发挥重要作用,对提高波能装置能量转化总效率、提高波能装置技术成熟度和波浪能开发应用具有重要意义。