开采和利用化石能源会造成严重的环境污染和破坏,对我们赖以生存的全球气候环境形成严重威胁,开发清洁的可再生能源愈加得到各国重视。可再生能源中能量密度最高的是波浪能,利用波浪能发电有望解决全球所面临的能源紧缺,改善全球能源结构和生态环境,推动社会经济的稳步发展。波浪发电的研究主要分为波浪能转换装置、发电设备和控制技术三个方面。本文在分析总结了国内外研究现状的基础上,对于新型单浮体直驱式波浪发电装置的数学模型、结构参数优化和装置控制三方面进行研究。本文基于微幅波理论分析单浮体在波浪中的总速度势,写出了单浮体在频域下的动力学模型,分析了在单浮体波浪发电装置的数学模型中受海水辐射力影响出现的迟滞函数的性质,并将卷积项转化为状态空间方程,得到了新型单浮体直驱式波浪发电装置的时域数学模型。本文针对新型单浮体直驱式波浪发电装置,基于实际海况和最优平均功率算法,提出了一种浮体的设计方法。首先基于波浪条件,确定了浮体的固有频率,计算确定了浮体外形参数的合理范围,其次利用全因子设计方法,设计了实验浮体并在ANSYS-AQWA软件中对于实验浮体进行仿真,得到实验浮体的水动力参数,最后以浮体捕获功率性能为标准讨论了不同参数对于浮体的影响,对比了新型单浮体和传统单浮体性能,得出新型单浮体直驱式波浪发电装置的性能可以有十倍左右的提升。本文对于新型单浮体直驱式波浪发电装置提出一种有效的滑模控制方法,设计了滑模控制率。为实现波浪发电装置在时域下的控制,对于波浪发电装置的水动力参数进行了参数估计,并将识别出的传递函数模型转化为状态空间模型,完成了波浪发电装置运动的时域模型的建立。最后在Matlab/Simulink仿真环境中利用规则波和基于JONSWAP的随机波对波浪发电装置时域状态空间模型和设计的滑模控制器进行仿真验证装置模型的正确性和滑模控制的有效性。