波浪能蕴能量大、密度高、可再生且无污染,引起世界各国重视并提倡大力发展波浪能发电技术。但受制于海洋运动的无序性、装置的匹配性等问题,目前波浪发电系统能量俘获效率低、运行稳定性差,工程应用进度缓慢。本文以直驱式永磁直线同步发电机波浪发电系统为研究对象,侧重于研究不规则海域中功率优化控制策略。首先,为描述直驱式波浪发电装置在海洋中的运动,结合势流理论和牛顿力学定律对浮子进行运动建模,导出水动力方程;建立坐标变换后的永磁同步电机数学模型。联合浮子、电机时域模型完成整机仿真建模。采用状态观测技术实时监控系统的状态量以评估机组的稳定性,同时作为MPPT控制律的反馈量,减小机械传感器在复杂海况下精度低造成的负面影响。仿真结果表明,Luenberger观测器、滑模观测器、卡尔曼观测器均能实现无传感器测量,其中LKF观测器收敛速度快、鲁棒性强且具有滤波效果。针对不规则海域中的能量捕获问题,可利用主频预估技术从波浪频谱中抽取主要周期段,转化为规则波MPPT策略,解决共振参数匹配问题,提高系统输出功率。但不规则波的噪音成分会影响常规主频预估算法的精度,从而影响等效共振电流中参数的选取与功率优化的效果,为此提出基于Rife法的主频预估技术改善此类问题。仿真结果表明,在不规则海域中,结合主频预估技术后系统功率优化效果明显,其中Rife算法主频预估效果高于FFT、加窗FFT算法,功率提升效果最佳。主频策略存在局限性,忽略了次频波浪能量,为此提出通过能量泛函求极值的方法导出不规则波MPPT最优控制律;考虑到结构参数误差导致的模型失匹问题,采用自适应补偿技术推导等效补偿控制律;将两种控制律等效为反电磁力控制,可驱动系统输出最大能量,同时补偿因参数偏差导致的功率缺损。仿真结果表明所提MPPT策略在不规则海域中的捕获的能量远高于主频策略,结合自适应补偿控制律后模型的失匹误差减小,功率缺损得到补偿。