电场耦合电能传输(Electric-field Coupled Power Transfer,ECPT)技术是一种以高频电场作为能量传输介质,综合利用电力电子技术、电路理论、控制理论与技术等,实现无直接电气连接的电能传输技术。在使用ECPT技术为移动设备无线充/供电的应用中,系统的电能接收端经常会从系统中移除或重新移入。在实际应用中要求ECPT系统的电能接收端在任意时刻的移入移除都不能对逆变器开关管造成明显的电压电流冲击。当电能接收端移除后,系统能够自动进入待机状态(低输入功率状态);当电能接收端重新移入后,系统能够高效稳定地为负载提供需要的功率。此外,很多用电设备要求无线充/供电系统在一定范围的耦合电容和负载变化下的输出电压恒定。ECPT系统电能接收端的移入移除一方面相当于系统负载的大范围变化,另一方面电能接收端的移入移除会改变ECPT系统的拓扑结构,进而使ECPT系统的工作特性发生很大的改变。现有ECPT系统在电能接收端移入移除的过程中存在以下问题:1)电能接收端移除使逆变器开关管端电压和流经开关管的电流突变,易损坏开关管,进而导致系统崩溃;2)电能接收端移除后,系统的输入功率大,无法运行于待机状态,不利于节能减排。因此,针对移动设备的电场耦合无线供电技术亟待研究。针对上述需求及问题,本文围绕ECPT系统的逆变器工作特性、谐振网络拓扑结构、系统参数设计方法以及耦合电容变化下的输出稳压控制等方面展开了移动设备的电场耦合无线供电技术研究。具体而言,本文主要做了以下研究工作:针对电能接收端随机移入移除导致基于E类变换器的ECPT系统的逆变器开关管出现较大的电流电压冲击,使得系统无法正常工作以及该ECPT系统在电能接收端移除后输入功率大的问题,本文分析了电能接收端移除导致的逆变器电流电压冲击的成因,利用电能接收端移除前后系统的等效电路形式基本一致的特点,给出了实现ECPT系统宽负载范围ZVS运行的条件,提出了一种能够有效抑制电能接收端移除引起的逆变器开关管电流电压冲击的系统设计方法,使得系统在固定的工作频率下即可实现宽负载范围的ZVS运行,提升了基于E类变换器的ECPT系统为移动设备无线供电的适应能力。为实现ECPT系统在电能接收端移除后运行于待机状态,给出了一种融入DC/DC变换器的功率调节方法。最后,利用仿真和实验验证了所提系统设计方法和功率调节方法的可行性和有效性。针对基于E类变换器的ECPT系统过压过流冲击成因的特殊性及其功率调节方法存在的不足,本文分析了目前采用全桥式逆变器的ECPT系统在电能接收端移入移除过程中过压过流冲击的成因,基于LCL谐振网络的特性提出了一种F型补偿的ECPT系统拓扑,采用基波近似法建立了电能接收端移除前后系统的稳态模型,分析了系统的工作特性并给出了一套能够有效抑制电能接收端移除引起的逆变器开关管电流电压冲击且可使系统电能发射端在空载时自动进入待机状态的系统主要参数设计方法,最后通过仿真和实验验证了所提ECPT系统拓扑及其参数设计方法的可行性与有效性。该ECPT系统不需要任何额外的检测和控制电路即可实现在电能接收端移除后,自动运行于待机状态;当电能接收端重新移入后,高效稳定地为负载提供需要的功率。在电能接收端移入移除的过程中,逆变器开关管和谐振电路元件均不会产生过电压和过电流冲击。针对F型补偿的ECPT系统的谐振网络不具备升压功能,无法通过设计谐振网络的参数提升系统输出电压的问题以及实际应用中对系统恒压输出特性的需求,本文基于T型CLC谐振网络提出了一种升压型ECPT系统,分析了T型CLC谐振网络的特性,推导出系统输出电压与负载无关的表达式,建立了电能接收端移除前后系统的稳态模型并分析了系统的工作特性,在此基础上给出了一套兼顾系统工作特性和升压功能的参数设计方法。最后,通过仿真和实验验证了本文提出的ECPT系统拓扑及其参数设计方法的可行性和有效性。与F型补偿的ECPT系统相比,该ECPT系统能够在相同的输入电压、耦合机构参数、系统运行频率及负载下,显著提升系统的输出功率并且能够对一定范围内的负载变化具有恒压输出特性。针对实际应用中很难保证电能接收端移除前耦合机构的等效电容值与下一次电能接收端重新移入后的耦合机构等效电容值完全相同,进而导致ECPT系统输出电压波动并降低的问题,本文以基于T型CLC谐振网络的ECPT系统为研究对象,围绕该ECPT系统高阶、非线性、多工作模态、连续时间与离散状态相互作用的特点,根据混杂系统的理论方法建立了该ECPT系统的混杂自动机模型,得到了系统各工作模态的边界转换条件,提出了一种混杂控制策略将系统的控制问题转化为边界转换条件的选择问题,最后利用仿真和实验验证了所提混杂控制策略能够保证ECPT系统在耦合电容变化下的输出电压恒定。