无线电能传输技术提供了一种新的电能输送方式,在无人机供电、便携式设备供电等应用领域倍受关注。无线电能传输技术可分为近场和远场电能传输两类。在近场电能传输中,磁耦合谐振式无线电能传输技术具有效率高、功率大、传输距离适中等特点,是目前最具应用前景的无线电能传输技术之一。磁耦合谐振式无线电能传输技术要求发射端谐振器与接收端谐振器工作在同一谐振频率处以实现能量的高效传输,然而,在实际工程应用中,谐振器电路易受元件老化、工作环境变化以及外部导磁障碍物等扰动因素影响,造成自身谐振频率偏移,导致系统失谐。另一方面,为了降低传输损耗,谐振器常采用具有较高品质因数的谐振线圈,品质因数的提高将造成谐振器频带裕度变窄,导致系统对频率偏移更为敏感。针对现有磁耦合谐振式无线电能传输系统对谐振器频率偏移敏感的问题,本文提出了基于非线性振动理论的磁耦合谐振式无线电能传输方法。首先,建立了包含电源、发射端谐振器、接收端谐振器及负载的两线圈无线电能传输系统电路模型,并通过在接收端谐振器中引入非线性元件,使其具有非线性谐振电路特性。在此基础上,将发射端电路等效至接收端,建立具有非线性振动特性的无线电能传输系统数学模型,并推导描述其运行特性的非线性方程。通过求解方程,得到系统幅频特性表达式;接着,分析了不同非线性参数对系统幅频特性的影响,进而得到一定振动幅值下,最大非线性迟滞区域对应的非线性参数;然后,分析了不同工作频率下的系统输出电压,研究了回路阻抗与工作频率的关系,分析了外部扰动造成的电路参数变化对电能传输性能的影响。最后,搭建了具有非线性振动特性的无线电能传输系统实验平台并开展实验研究。实验结果表明,相对于传统磁谐振无线电能传输方法,所提方法可以在更宽的频带范围内保持稳定电压输出。在谐振电路电容值偏差±15%的情况下,依然能够保持高于传统磁谐振无线电能传输系统的电压输出。可以看出,与传统方法相比,所提方法具有更好的频率偏移影响抑制能力。