现代有轨电车凭借载客能力大、建设周期短、造型美观、造价低的优点,在我国许多城市中得到发展。无线电能传输(Wireless power transfer,WPT)技术避免了供电导线的物理接触,具有安全可靠、供电灵活的优点,混合储能系统(Hybrid energy storage system,HESS)可以兼备超级电容高功率密度和电池高能量密度的优势。为了发挥WPT技术和HESS的优势,本文提出将二者结合作为现代有轨电车新型的供电方式。无线电能传输技术可以通过静止式和移动式两种方式为车辆供电,静止式WPT系统可以在车辆停站时为HESS供电,移动式WPT系统可以在行驶过程中为HESS供电,延长供电时间。为了提高WPT系统为HESS的供电性能,本文围绕混合储能式现代有轨电车无线电能传输技术能效优化展开研究,针对HESS负载的WPT系统控制策略、移动式WPT系统的耦合机构优化、以及WPT系统各环节的多变量优化展开研究,并通过仿真与实验对各研究点进行验证。WPT系统的控制策略通常针对单储能负载进行设计,很少针对混合储能系统。为了保证WPT系统高传输效率和储能系统的供电要求,现有控制方法需要同时对发射侧和接收侧进行闭环控制,这种方式难以保证控制的可靠性。本文提出了基于HESS负载的WPT系统,采用二端口网络方法建立了该系统的数学模型,并通过特性分析发现WPT系统存在最优功率使其传输效率最优。为了使WPT系统维持高效的工作状态,本文提出了基于最优功率指标的HESS功率分配策略使HESS负载维持在最优功率。同时,考虑了现代有轨电车运行状态的差异使HESS充电时的初始电压不同,提出了基于负载功率动态调节的最优效率追踪的单边控制方法,该控制方法只对接收侧直直变换器进行闭环控制,提高了控制的可靠性。移动式WPT技术的难点在于耦合机构的方案设计和切换策略,典型的耦合机构方案为长发射-短接收线圈模式,该模式存在弱耦合区间,输出特性不稳定。现有切换策略通常需要额外传感器,从而提高了系统设计成本。本文针对现代有轨电车车身长的特点,提出改进型的短发射-长接收线圈模式,该模式可以保证系统输出稳定,并且可以有效地降低车底涡流损耗。针对移动过程中耦合机构切换的问题,本文提出基于电气参数辨识方法来检测线圈位置,选择输出电压作为切换指标,实现耦合机构的切换,这种方法只需要利用现有的电压传感器。为了进一步优化耦合机构性能,使用了遗传算法对耦合机构的几何参数进行设计,来降低耦合机构的损耗和成本。WPT系统参数优化通常只针对功率和效率等电气参数的约束,很少结合车辆运行条件,并且参数设计也只基于WPT系统,并未将负载联合优化。本文基于现代有轨电车运行条件,提出了间歇式WPT供电模式,该模式可以平衡车辆各运行区间HESS的能耗,有助于降低HESS的容量配置。本文建立了现代有轨电车运行特性计算模型和HESS电气特性,分析了车辆运行过程的功率和能量变化,发现HESS的容量配置和WPT的功率等级受线路条件影响。为了改善供电系统特性,提出了面向能效最优的多变量优化方法,对HESS的容量配置、WPT系统的功率等级以及耦合机构的几何参数等多变量进行优化,设计了优化流程。并通过武汉东湖线案例分析说明了间歇式WPT供电模式在降低WPT系统功率等级、平衡运行区间HESS的能耗和降低HESS的容量配置方面的优势。为了验证本文的研究内容,搭建了50kW的大功率WPT系统,以及同功率等级的HESS实验平台,并实现了WPT系统和HESS的联合运行。在实验平台上验证了基于HESS负载的WPT系统功率和效率协同控制策略,并通过耦合机构的改进,实现了移动式WPT供电,验证了改进型耦合机构的供电特性优势和切换策略的可行性。