在全球变暖和能源危机的压力下,电动汽车因其零排放污染、电网直接取电的优势,在全球范围内迅猛发展。在电池能量密度近期无法实现重大突破的情况下,先进充电技术的研究及充电设施建设是电动汽车推广的重要保障。无线充电技术以其便捷、安全、可靠的优势,已成为充电技术的重要发展方向。本论文针对无线充电系统动态建模方法、能量控制策略以及补偿拓扑和磁耦合线圈的互操作性三方面展开研究。针对常规动态建模方法只适用于低阶谐振补偿系统的问题,本论文提出了一种适用于高阶谐振变换器的瞬态响应时间建模分析方法,对双边电感—电容—电容(LCC)补偿的磁感应式无线能量传输(Inductive Power Transfer,IPT)系统的谐振电路拓扑进行了深入研究。通过将高阶系统等效为多个低阶滤波器级联,对各级滤波器的传递函数进行了分析,给出了在零状态阶跃输入下,8阶谐振网络的动态响应时间上界和下界的近似解,通过仿真验证了模型的准确性,该方法可用于指导IPT系统高阶谐振网络参数设计。为了提高双边LCC补偿IPT系统输出电流的动态响应性能,论文以IPT系统原边buck调压控制方案为基础,针对开关变换器的单周期控制方法进行了详细研究。采用开关信号流图分析法,对单周期控制和PID控制的特性进行了比较,提出了单周期-比例微分控制(OCC-PD)方法。该方法保持了传统单周期控制的抗输入干扰和鲁棒性的优势,提高了buck变换器的动态响应特性。通过电路仿真和样机实验,验证了OCC-PD控制策略在IPT系统中的可行性及在快速响应方面的优势。另一方面,IPT系统的补偿电路拓扑和磁耦合器结构具有多样性,当发射端和接收端采用不同方案进行匹配时工作特性差异较大,针对这一互操作性问题,论文分别对补偿电路和磁耦合器进行讨论。以原边和副边采用同一类型补偿拓扑为前提设计谐振参数,分析了LCC—串联(LCCS),LCC—并联(LCCP)和串联—LCC(SLCC)三种匹配方案的输入阻抗和输出功率对系统参数的敏感性问题,指出了LCCS和SLCC具有良好的功率因数和输出功率,通过电路仿真验证了理论分析。通过有限元仿真分析了不同磁耦合器结构的耦合情况,重点研究了BP线圈分别与单极性和双极性线圈的耦合。仿真结果表明原边采用BP线圈结构,可通过改变内部矩形线圈电流方向适应不同类型的副边线圈,在抗偏移能力和功率最大耦合系数方面均满足互操作性方案要求。