小功率无线能量传输系统在现代社会应用中具有广泛而且重要的作用,例如手机、数码相机和电动牙刷等小功率电器的无线充电、相对于传统的能量传输技术更加安全、灵活、方便,因此具有广阔的市场前景。然而虽然小功率无线能量传输已有不少研究与应用,但是目前的发展现状距离完全市场化、完全产品化仍有一定的距离。原因在于小功率无线能量传输系统在系统能量的高效利用、高效耦合和发射功率自调节方面仍有较大的提升空间。首先对小功率无线能量传输系统的总体方案进行了设计,设计内容包括能量传输方式的选择、电磁感应耦合模型的建模与分析以及整个系统所包括的各个模块及功能,并提出了其中的关键技术。对系统初级能量发射技术进行研究,分析了全桥、半桥和功率放大器发射拓扑的特点,对D类和E类推挽功率放大器进行建模分析。选择D类功率放大器作为发射电路,并对谐振电路进行了设计研究分析了为提高初次级的耦合效率,系统初次之间四种能量补偿方法的特性、耦合线圈的优化设计以及磁芯的选用。针对次级负载功率的要求,研究了初级发射功率的调整技术。提出了脉冲频率调制法(PFM)和脉冲宽度调制法(PWM)联合控制的方法,初级根据次级传递的信息首先利用脉冲频率调制法调整至系统的谐振频率,然后利用脉冲宽度调制法进行发射功率的调整。最后完成工程样机制作后,对其进行了传输效率和功能试验,验证了小功率无线能量传输系统工作性能。