无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术是基于近场耦合原理,利用磁场代替传统导体,以非接触方式实现电能传输的新型供电技术。在一些特殊应用场合,如潮湿隧道,矿场以及海底,电缆极易受到腐蚀,严重时会引起爆炸火灾。WPT技术能够解决传统导线电能传输直接接触时带来的问题,具有安全可靠、灵活、美观等优势。通常情况下,WPT系统的负载变化范围较宽,如何保证在宽负载变化范围内实现WPT系统的高效能量传输是至关重要的。由于原副边线圈的相对位置比较灵活,在实际应用中难免会出现偏移现象。考虑到金属屏蔽板的影响,系统会偏离谐振状态,导致系统的传输效率降低。尽管使用无线通信模块可实时检测副边输出功率的变化,但是数据传输的误码会减低系统的稳定性,甚至会损坏器件。因此,本文致力于解决WPT系统中存在的上述问题,研究具有高效率,抗偏移的WPT系统。为保证无线电能传输系统工作在完全谐振状态,通常采用移相控制。但是当移相角较大时,原边逆变器的软开关无法满足,必然会导致开关损耗增加,而且会在开关器件上产生较大的尖峰电压,进而损坏器件。已有文献基于串串（SS）补偿WPT系统提出了变频移相的混合控制方法,可有效地解决硬开关问题。但是当开关频率偏离谐振频率时,系统无功功率增加。另外,在满足软开关的同时,为尽可能地降低无功功率损耗,需要两个控制量同时调节,则需要两个PI反馈环路,增加了系统的控制复杂度。本文提出基于辅助LCL网络的SS补偿WPT系统,能够实现全负载范围内软开关。建立了相应的时域模型,阐述了所提电路的工作原理,给出了参数设计方法并通过实验进行了验证。实验结果表明,本文所提出的基于辅助LCL网络的SS补偿WPT系统保证单位功率因数工作,具有高效率和控制简单等优点。此外,所提出的辅助LCL网络不仅适用于SS补偿拓扑,也同样适用LCC补偿拓扑。通常情况下,完全调谐的SS补偿WPT系统的输出具有恒流特性。考虑到电池充电需要恒流-恒压两段式充电,因此,宽输出电压范围的WPT系统是必然的。由于LCCS补偿WPT系统具有原边线圈电流不受负载和线圈耦合系数的影响,广泛应用到电池无线充电的应用中。本文提出了基于移相和开关电容的混合控制策略,通过时域模型,分析了LCC-S补偿WPT系统的逆变器实现软开关的临界条件。通过多项式拟合的方式将移相角和开关电容控制角联系起来,只需要一个PI反馈环路就能实现两个控制量的同时调节,简化了系统的控制复杂度。本文详细分析了电路参数和控制函数的设计过程,实验结果表明,本文所提出的混合控制策略能够在保证软开关的条件下,最小化无功功率,提高了系统效率。除了追求较高的效率,系统的抗偏移能力也是至关重要的。由于金属屏蔽对磁场分布的影响,线圈偏移时会导致原边线圈自感变化,使系统偏离谐振状态。已有文献提出由变压器、二极管全桥整流器和buck变换器依次级联组成的调谐电路,通过改变buck变换器的占空比,调节电路的阻抗,从而补偿线圈的自感变化。但是该方法电路较为复杂,额外器件较多,增加了系统成本。本文提出了基于数字控制开关电容的方式,直接调节线圈等效的补偿电容值,且开关电容的驱动信号可以根据逆变器驱动信号的相位关系直接由DSP产生,无需额外的同步信号产生电路。实验结果表明,本文所提的数字控制开关电容能够实时补偿原边线圈自感变化,保证WPT系统工作在单位功率因数和高效率。此外,线圈偏移也会导致输出电压或输出功率变化。为了保证稳定的功率传输,已有文献采用混合补偿网络,提供两个功率传输通道,且这两个通道的传输功率随线圈偏移的变化趋势相反,一个通道增加（减少）,另外一个通道则减少（增加）。因此,总的输出功率能够在一定偏移范围内保持稳定。但是该方法所需要的无源元件数量较多,增加了系统的成本和体积。本文提出基于同轴测量线圈的SS补偿WPT系统,实现原边控制。采用原边同轴检测线圈,可实时检测输出电流的变化,保证在线圈偏移时的稳定输出,不需要原副边的无线通信模块。实验结果表明,所提同轴检测线圈可准确的反映输出电流随线圈偏移的变化,有效地提高了系统的稳定性和抗干扰能力。