无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术作为一种新兴的能量传输技术,凭借其充电过程中无火花、安全可靠、灵活等优势,成为研究热点。在WPT技术的实际应用中,由于人为因素会导致能量发射端与能量接收端发生偏移,此时系统的互感系数将发生改变,会导致系统的传输效率下降。为保证WPT系统的高效稳定运行,应当对互感系数改变后的系统实施相应的控制,而互感系数的识别是其中的关键研究难题。本文基于三线圈桌面设备无线充电系统展开研究,重点探讨了多线圈系统的互感识别、效率优化等问题。本文的研究思路和方法可以为手机或笔记本电脑等桌面设备的无线充电提供理论和实践指导。首先,对两线圈结构和基于中继线圈的三线圈结构的WPT系统进行建模分析,在考虑交叉耦合的情况下推导出了三线圈WPT系统的传输效率表达式。对系统驱动频率、负载电阻和线圈间耦合系数这三个关键因素对两线圈结构和三线圈结构系统效率的影响进行了详细地分析,从而为提升系统性能的研究提供了理论基础和研究方向。其次,针对考虑交叉耦合情况下三线圈结构WPT系统线圈间互感系数的有效识别,给出了基于中继线圈可切换补偿电容的互感识别方法。根据电路拓扑结构建立了系统数学模型,随后通过数学变换推导出了系统输入阻抗与互感系数的关系式,建立了互感系数识别方程,实现了互感识别,并给出了互感识别流程图。建立了相应的仿真模型,进行了互感识别精度分析,并且通过实验对该互感识别方法的可行性和准确性进行了验证。实验结果表明:所提出的基于中继线圈补偿电容切换的三线圈WPT系统互感识别方法在线圈距离较近时识别精度高,并且线圈间互感识别精度平均可达96%。最后,提出了一种基于中继线圈可切换补偿电容的三线圈WPT系统优化设计方法。分析了三线圈WPT系统近距离传输时的频率分裂现象。根据三线圈WPT系统的电路模型,推导了系统传输效率与中继线圈补偿电容的表达式,并以效率为优化目标,推导出最优中继线圈的补偿电容值;详细分析了三线圈结构垂直移动和接收线圈水平移动时,最优中继线圈补偿电容的变化情况。针对该方法的实际应用,设计了中继线圈补偿电容阵列,通过实验进一步验证了该方法的有效性。并且结合第三章中的互感识别方法,可以在不需要互感系数的情况下,通过切换中继线圈补偿电容,同时实现三线圈WPT系统的互感识别和传输效率优化。该论文有图65幅,表5个,参考文献84篇。