基于磁耦合方式的无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术是以磁场作为能量传输的介质,利用电磁感应原理,实现了能量的非接触式传输,无线电能传输技术以其安全可靠,灵活方便以及安装简单等优势得到了国内外专家的广泛关注。在传统的WPT系统中通常只有一个能量发射单元和一个能量接收单元,但是,在越来越多的WPT应用场景中有多个能量传输设备,例如机械臂,轨道式无线供电设备,群体机器人等。传统的单对单的无线电能传输方式在这类场景中应用的局限性使得人们开始对多节点无线电能传输技术展开研究。目前,关于多节点无线电能传输技术的研究主要集中在延长能量传输距离,提高系统的传输功率和效率以及提升系统的性能,但是对于节点角色的切换以及能量传输路径的研究非常少,因此,为了填补对这一方面研究的空白,本文将从以上两个方面入手,对多节点WPT系统展开研究。在各种多节点WPT技术的应用中,通常会涉及到功率流的控制,包括功率的大小和方向,随着节点数量的增多,系统控制器的设计也会变得更加复杂。针对以上问题,本文重点围绕多节点WPT系统中节点角色的切换和能量传输路径的优化展开研究,为实际应用中多节点WPT系统的设计提供方法参考和理论支撑。具体而言,本文主要做了以下研究工作:（1）具有多节点并行输出能力的无线传能模式研究针对目前多节点WPT系统因参数众多且参数之间相互约束导致的节点并行输出能量受限的问题,围绕WPT技术在多节点机器人中的应用,本文基于阻抗分析方法设计了一套具有节点并行输出能力的无线电能传输系统。鉴于多节点WPT系统的实质是互感和负载扰动下的多目标、多自由度电磁感应系统,本文综合考虑了上述两大因素对系统的影响,并建立了多节点WPT系统在两个工作模态下的数学模型,设计了满足各节点恒压输出特性的LCC-S拓扑结构。除此之外,节点角色可以在发射、中继以及接收之间进行灵活地切换,并通过实验验证了系统的有效性和可行性,为后续多节点WPT系统的研究奠定了理论基础。（2）基于节点反向能量注入的增强式无线传能模式研究针对多节点WPT系统因节点数目众多以及节点功率需求不一致而导致的能量传输能力低下的问题,提出了一种基于节点反向注入能量的方式来提升系统的功率传输能力的方法。基于所构建的系统数学模型,通过量化能量接收节点输出电压与系统各参数之间的内在关系,揭示了提升系统能量输出能力的关键因素——保证多个节点同时注入能量时多个交流电源相位的同步性。通过深入分析系统的输出特性,提出了一套适用于多节点WPT系统的同步控制方法,可快速、准确地调节多个交流电源相位同步。进而以增强工作模式下系统的模型参数为轨迹深入分析了能量反向注入的演变过程,确定了系统能够反向注入能量的边界条件,保证节点角色可以在发射和接收之间进行灵活、动态地切换。（3）基于拓扑切换的节点角色动态切换方法研究针对目前多节点WPT系统中各节点能量需求不同的问题,通过改变节点的拓扑结构来在线改变节点的角色以满足不同的用电需求。通过构建多节点WPT系统的电路模型,确定了节点的初始拓扑结构以及节点拓扑结构的切换方法。由于系统中存在众多的电感和电容器件,本文通过深入分析系统的动态变化模型,展示了工作模态变化下系统过渡过程的平稳性,以此形成一套完整的基于拓扑切换的节点角色变换方法,为后续多节点WPT系统的设计奠定了基础。除此之外,通过对不同工作模式下的系统输出性能进行分析,证明系统在某些工作模式下具有恒压或恒流输出的特性。（4）多节点WPT系统的能量传输路径优化方法研究针对多节点WPT系统,以提升系统的功率传输能力为目标,提出了一种能量传输路径优化方法。在考虑了节点之间交叉耦合的情况下,通过建立多节点WPT系统各参数之间的数学关系,深入分析了所有影响系统输出能力的参数之间的内在关系,揭示了最优能量传输路径选择与构建的关键因素,为多节点WPT系统工作在最优能量传输路径上提供了一套系统性的设计流程。通过量化不同能量传输路径上输出电压关于系统各参数之间的关系,得出了系统具有恒压或恒流输出特性的结论。最后,通过实验验证了该系统工作的有效性和可行性。