电动汽车因其安全可靠、能源充足、污染气体零排放等优点受到了社会各界人士的广泛关注。无线电能传输技术可以解决充电难、储能慢、续航短、电池容量小等限制了电动汽车普及的问题,但抗干扰能力弱、功率波动大、可靠性低等缺点局限了该技术的应用。为了增强抗干扰能力、减小功率波动、提高可靠性,本文分析并设计了无线电能传输系统,并深入研究了系统特性和控制策略。本文的主要研究内容如下:分析了无线电能传输系统的电气特性以及逆变器的工作状态,并设计DC/DC变换器实现系统的功率控制。针对动态无线电能传输系统中能量发射线圈之间的自耦合现象,对谐振补偿网络的参数设计进行优化。此外,分析了动态系统中能量发射装置工作在不同频率相位环境下的系统输出特性。为了提高系统传输功率,在能量接收侧引入了DC/DC电路以方便对系统进行功率控制。建立了整个无线电能传输系统数学模型,分析整个系统中各个变量之间的关系。根据系统的输出特性,选定DC/DC电路作为被控对象以简化控制器的设计过程,并将DC/DC电路的模型线性化使得控制算法的设计更简易。最后,对能量接收线圈不同位置的系统建立了相应的模型,提高了模型的精确度。提出并设计了适用于无线电能传输系统的状态反馈Tube模型预测控制算法。对Tube模型预测控制器的相关理论进行优化使其能够成功应用于无线电能传输系统,并提出了分段优化的方法求解参考轨迹。为了弥补常规Tube模型预测控制算法的不足,引入状态反馈进一步加强系统抗干扰能力。针对电路中存在的分数阶采样延时提出了软件延时补偿的方法,增强控制器的稳定性。将状态反馈Tube模型预测控制算法应用到无线电能传输系统中,对系统进行仿真和实验。通过与模型预测控制和开环条件下的系统进行对比分析,采用状态反馈Tube模型预测控制的系统拥有更好的抗干扰性能。实验结果表明,与模型预测控制下的系统相比,若采用状态反馈Tube模型预测控制策略,静态系统的功率可提高约11.7%,动态系统的平均功率可提升约7.1%,且功率波动小。