随着电动车的不断普及,传统的接触式充电方式(接插件插拔方式)存在着易漏电、接触损耗、机械磨损和接口限制等弊端,并且车载动力电池组存在着储能容量有限、电池组笨重昂贵等问题,都极大地限制了电动车的发展与推广。基于无线电能传输技术的电动车动态无线供电(Electric Vehicle Dynamic Wireless Power Transfer,EV-DWPT)系统通过埋设在道路下方的磁能发射导轨以非接触的方式为行进中的车辆进行实时连续供电,保证了电动车的实时动态电能补给。这种无线补电方式,克服了车载动力电池组续航局限的问题;另一方面,采用这种动态无线供电方式,有利于降低车载动力电池组的容量配置,甚至取消车载电池。本文面向长距离EV-DWPT系统,重点围绕EV-DWPT系统的导轨系统的优化设计、导轨切换可靠性问题、导轨动态运行控制策略及系统鲁棒性等方面展开深入研究。论文工作,为EV-DWPT系统规划、设计、实现与运行,提供重要的支撑。论文的主要研究工作如下:(1)针对长距离EV-DWPT应用中,系统存在的可靠性差以及建设成本高的问题,提出了一种新型的导轨组态及驱动模式:导轨组群驱动模式,并分析了该模式的组成架构以及工作机制;然后以系统效率和建设成本为目标函数,在电气应力、耦合系数、高频电力线路长度以及导轨长度等约束条件下,建立了导轨组群驱动模式的多目标规划模型。针对建立的模型,采用一种改进的自适应遗传算法(Improved Adaptive Genetic Algorithm,IAGA)进行求解,并对算法的改进和流程进行了说明。最后,通过一个算例验证了所提模型和算法的可行性。(2)针对导轨工作状态判别问题,提出了一种基于逆变电压检测的状态判别方法。通过分析逆变电压的变化趋势及大小,识别出系统运行过程中导轨的各个状态,为导轨切换时刻的判别提供了依据。该判别方法不需要添加额外的装置传递信号,而是直接反映在原边逆变电压上,避免了传递中的干扰,减少了系统的成本。针对导轨硬切换模式下出现的开关应力大、电感电压尖峰等问题,提出了一种基于能量自由振荡的导轨软切换方法,实现了导轨的安全切换。建立了系统的电磁暂态模型,得到了切换暂态过程中相关变量的数值表达式。最后,通过仿真和实验验证了所提方案的有效性。(3)围绕现有的EV-DWPT系统中导轨分时供电存在的问题,提出了车辆运行周期内的导轨组群的控制策略,在保证系统正常工作的情况下实现了系统运行成本的最小化。首先对系统优化变量进行了说明,其次分析了车辆的行驶特性以及储能装置的能量变化特性,然后以系统运行成本的最小化为目标函数,在储能装置能量状态以及导轨长度等条件的约束下,建立了关于导轨组群的控制模型。最后,采用基于粒子群的混合遗传算法(Particle Swarm Genetic Algorithm,PSGA)进行求解,得到了储能装置的最佳容量和导轨的控制方案,并对系统参数的敏感性进行了分析。(4)围绕EV-DWPT系统运行过程中出现的负载扰动及随机性问题,首先给出了多负载运行的等效电路模型,得到了系统设计过程中避免多谐振点现象的约束条件;其次建立了系统的广义状态空间平均(Generalized State Space Averaging,GSSA)模型以及考虑参数摄动的GSSA模型,在此基础上,提出一种基于混合灵敏度的H_∞控制器,提高了系统对负载随机动态过程的鲁棒性,并对控制器的标称性能、鲁棒稳定性以及鲁棒性能进行了分析;最后,通过仿真和实验验证了设计的H_∞鲁棒控制器的可行性。