随着科学技术的发展,智能化水平越来越高,人们对于充电技术提出了更高的要求,无线电能传输技术凭借着其独有的充电特性,受到人们的喜爱。无线电能传输技术不受导线的束缚,使得该技术可以在更多的场合里得到应用,并且该技术在使用起来更加安全、灵活。本文针对各种中小功率用电设备,设计了一套百瓦级无线电能传输系统,并针对系统在运行过程中,存在系统参数变化、传输线圈偏移、负载变化等情况,这些因素都会使得系统的谐振频率点改变,致使整个系统工作在失谐状态下,降低了系统的传输效率,因此设计了一套频率跟踪控制系统,实现了系统的动态调谐,改善了系统的传输性能。本文的主要研究内容主要包括:（1）用分类的方式对微波式、激光式、电场耦合式、磁感应式和磁耦合谐振式进行了详细的介绍与对比,确定本文的研究目标为磁耦合谐振式。接着对系统各部分进行了介绍,并对两种基本谐振模型进行了系统的分析,得到了谐振时的电路参数及其条件,接着用电路理论模型的方法对四种基本谐振拓扑（串串型、串并型、并串型、并并型）进行对比研究,得出串串型拓扑结构发射端谐振电容大小在设计时更简单,系统更稳定,同等条件下串串型传输效率高,确定了本文的拓扑结构为串串型。接着对传输线圈偏移进行理论分析,得出互感M与线圈水平偏移、垂直偏移以及线圈之间的夹角的关系,随后对串串型谐振拓扑进行了失谐分析,得出系统的输入阻抗角与系统谐振的关系,即输入阻抗角为零时系统谐振,并对系统负载、发射端与接收端电感、电容大小发生变化时系统谐振频率与阻抗角的关系进行了分析,确定通过检测系统的阻抗角来实现对系统谐振状态的监测。（2）对无线电能传输系统进行设计,设计了高频逆变电路、带有电压箝位功能的IR2110S驱动电路、滤波整流电路、DC/DC电路、TLP250光耦驱动电路、电源电路,并对所用到的元器件进行选型;接下来对频率跟踪控制系统进行了设计,选用STM32F407作为控制芯片,并对ARM的开发环境以及开发流程进行了介绍,选择采用数字锁相环的频率跟踪方式对系统进行控制,并对其进行数学建模,在Matlab中对其数学模型进行阶跃仿真,并分析在不同PI参数下数字锁相环的性能,并确定出合适的PI参数,使得系统有良好的性能;最后对ARM控制单元、电流采样电路、比较器电路和保护电路进行设计,并且对各个电路进行了性能测试,满足系统的要求,完成了整个系统的设计,为搭建无线电能传输实验台做铺垫。（3）运用Matlab/Simulink搭建了基于锁相环频率跟踪控制的无线电能传输系统仿真模型,验证了频率跟踪控制方案的可行性;然后搭建了无线电能传输系统实验台,并给出系统的重要参数,接着对系统进行了驱动脉冲测试,结果显示驱动脉冲可达10V且边沿陡峭,可以满足系统要求;然后对系统进行了负载特性实验,得到了不同电压等级下负载变化对传输效率的影响,并得到该系统的最优负载电阻为16Ω;最后对系统分别进行了传输线圈水平、垂直、偏转角变化时的频率跟踪控制实验,实验结果表明,在系统传输线圈发生偏移后,系统可以很好的实现对谐振频率的跟踪,保持系统工作谐振状态,实验结果表明该频率跟踪控制系统具有很好的效果;接着对系统频率跟踪控制前后输出功率与传输效率进行了计算与分析,可以得知,在对系统运用了频率跟踪控制后,可以在一定程度上提升无线电能传输系统的性能。