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近年来无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)受到人们越来越多的关注，这种脱离金属导线的电能传输方式能克服传统有线电能传输的诸多弊端，降低安全隐患，使人们日常用电更加灵活方便。其中磁耦合谐振式(Magnetically Coupled Resonant,MCR)因其传输距离远、效率高、功率大等优点成为目前中等距离场合最具应用前景的WPT技术之一。 在某些应用场合，MCR WPT系统中发射线圈和接收线圈的空间相对位置会根据具体环境的不同而改变，为分析线圈空间相对位置变化对系统传输特性的影响，本文引入空间尺度概念，对MCR WPT系统进行建模，并基于等效电路模型推导出接收线圈相对于发射线圈不偏移、中心轴线偏移、角度偏移以及同时发生中心轴线偏移和角度偏移四种情况下的互感公式，进而得到系统传输特性与线圈空间尺度间的约束关系。 线圈空间尺度变化会改变线圈互感，引起输出功率和传输效率波动，影响系统稳定性。为实现MCR WPT系统输出功率最大化，并保证其在一定空间尺度范围内对线圈中心轴线偏移和角度偏移不敏感，本文采用归一化法对线圈参数进行优化设计。根据具体应用环境的不同，将优化分为三种情况：1)发射线圈和接收线圈相同时统一优化两线圈；2)发射线圈固定时，优化接收线圈；3)接收线圈固定时，优化发射线圈，并逐一讨论。 为了提高系统面对线圈空间尺度变化和负载变化的自适应调节能力，在接收端引入级联式Boost-Buck变换器进行闭环控制，采用扰动观察法通过调节DC-DC变换器的占空比动态追踪最优负载，实现阻抗匹配，从而使系统获得最优的传输特性。 最后，在实验室搭建了原理样机验证理论分析的正确性，并利用MATLAB软件搭建了仿真模型验证闭环控制的有效性。仿真和实验结果表明，通过线圈参数优化和闭环控制，MCR WPT系统可实现特定空间尺度和负载范围内稳定的最大功率输出。