作为电能的一种全新的传输方式,近年来无线电能传输得到极大的关注和发展。感应式无线电能传输（Inductive Power Transfer,IPT）技术已经在手机、扫地机器人等低功率应用领域实现商业化,但在诸如电动汽车供电等大功率应用上还有很多关键问题需要解决。本文提出了一种电感独立能量注入、自由谐振（Independent Inductive Energy Injection and Free Resonance,IIEIFR）的 IPT 系统实现及控制策略,期待能为推进IPT系统大功率实用化做出贡献。针对传统IPT系统变换器与谐振网络耦合强烈、黏性大、无功功率高、功率控制难等问题,提出一种通过分时独立对初级电感进行能量注入、自适应自由谐振、关断三个阶段的能量无线传输方法。该方法能实现变换器与谐振网络解耦、降阶,有望能消除无功分量,解决系统易失谐、功率控制难的问题。本文主要工作有:通过分时地将能量发射器与变换器、谐振网络连接,构造了一个能够实现IIEIFR IPT无线电能传输系统的拓扑;建立了该拓扑的研究模型,详细分析了该IPT系统的工作原理和模态转换规律;推导出不同模态下电流、电压、功率的解析解,软开关条件和控制策略;在此基础上搭建了模型样机并实验证明该拓扑的合理性和可行性。提出了一种基于IIEIFR IPT无线能量传输系统的功率控制策略,该控制策略通过控制IIEIFR IPT系统不同阶段时长比实现功率控制。由于IIEIFR IPT无线能量传输系统各个阶段之间相互独立,变换器与谐振网络之间完全解耦,因此消除了功率控制严重受制于负载、耦合系数等因素的影响,解决了传统IPT系统功率控制与系统参数粘性大的问题。通过对基于输入电压、注入时间、自由谐振周期个数和关断时间等四种功率控制方法进行研究,从理论上证明这四种方法都能独立地对功率进行控制,且控制策略不受系统参数影响。搭建了 1kW规模的试验样机进行实验,证明了该方法的可行性和理论推导的正确性。探索了频率分裂对IPT系统动力学行为的影响规律。结合IIEIFR IPT系统分时电感独立能量注入、自由谐振、关断三个阶段特点,研究系统在不同参数条件下对谐振频率的自适应过程。从理论上证明IIEIFR IPT系统不存在频率分裂的可能。阐述ⅡEIFR IPT系统解决频率跟踪的主要方式,并给出基于时间裕度的控制策略。该控制策略为开关器件规划出足够的状态转换时间宽度,大大降低了状态转换控制的难度并可实现所有开关器件软开关运行。验证了 ⅡEIFR IPT系统在耦合系数k大尺度变化情况下的普适性,从初级阻抗、次级阻抗以及反射阻抗之间的关系出发,分析了过耦合、欠耦合和临界耦合条件下功率传输规律。在此基础上,通过分析耦合系数k在能量注入模态、自由谐振模态中对功率的影响,从理论上证实了 ⅡEIFR IPT系统在耦合系数k大范围变化情况下都能正常运行的普适性。