无线电能传输技术是当前国际上研究热点,它具有广阔的应用空间。对于传统的一维无线电能传输系统,许多学者做了大量的研究工作并取得了丰富的成果。传统的一维无线电能传输系统适合于发射和接收位置相对固定的场合,主要缺点是对距离和方向比较敏感,不适宜于接收端在空间中移动和转动的场合。为了克服一维无线电能传输系统中出现的问题,人们提出了二维和三维无线电能传输概念。在一维无线电能传输技术发展过程中因新问题的出现需要解决,再加上研究过程中发现了新的磁场矢量特性,由此奠定了三维无线电能传输技术的发展基础。相对于一维无线电能传输技术,三维无线电能传输技术是一个发展比较晚且比较新的研究方向。三维无线电能传输技术能够弥补传统一维无线电能传输系统的不足,适宜于接收端在空间变化的场合。本文主要创新性工作是基于对二维和三维无线电能传输系统磁场矢量特性的分析,提出了二维和三维无线电能传输系统矢量控制方法。通过对二维和三维无线电能传输系统各种拓扑结构的分析,根据其不同的磁场矢量特性,提出了主动型和被动型二维和三维无线电能传输技术概念。建立了能够反映被动型和主动型二维和三维无线电能传输系统特性的等效电路模型,并对被动型和主动型二维和三维无线电能传输系统进行了分析和比较。对三维主动型无线电能传输系统的传输效率以及关键参数对于系统传输效率的影响做了详细分析。本文主要从拓扑结构、阻抗特性、功率传输特性和磁场特性等几个方面对二维和三维无线电能传输系统展开研究,组织结构如下：第1章阐述了课题研究意义及主要研究内容。首先对本课题研究背景进行了说明,然后总结了目前国内外无线电能传输技术的研究与发展现状及其优缺点,最后概述了本文研究意义、主要创新点和论文主要研究内容。第2章阐述了无线电能传输技术的基础理论。基于对现有无线电能传输技术进行总结和分析,通过对经典磁谐振无线电能传输系统建模方法的分析给出了本文所采用的建模方法。分析了无线电能传输谐振电路的结构类型、等效转换处理方法和关键参数计算方法,为接下来的二维和三维无线电能传输技术研究奠定了理论基础。第3章对二维无线电能传输系统展开研究。分析了二维主动型和被动型无线电能传输系统的拓扑结构类型,并根据不同拓扑结构的磁场矢量特性对二维无线电能传输系统进行了分类。建立了二维无线电能传输系统的等效电路模型,进而对系统阻抗特性和功率传输特性进行了分析。建立了二维无线电能传输系统磁场矢量模型,对二维无线电能传输系统的磁场矢量特性进行了详细分析,提出了磁场矢量控制的方法。设计和搭建二维无线电能传输系统实验装置,实验结果验证了对磁场矢量特性理论分析的正确性。第4章对三维无线电能传输系统进行了研究。首先分析了一维和二维无线电能传输系统存在的不足和问题,然后分析了三维主动型和被动型无线电能传输系统的拓扑结构类型。基于不同拓扑结构的磁场矢量特性对三维无线电能传输系统进行了分类分析。建立了三维无线电能传输系统的等效电路模型,进而对系统的阻抗特性和功率传输特性进行了研究。建立了三维无线电能传输系统的磁场矢量模型,结合仿真实验方法对三维无线电能传输系统的磁场矢量特性进行了详细分析。第5章搭建了三维无线电能传输系统实验平台,并对系统开展实验研究。首先阐述了三维无线电能传输系统的组成和设计目标,通过对不同电路拓扑结构的性能特点分析,选定了满足本文实验平台设计目标的系统组成结构。通过搭建一维无线电能传输系统实验平台开始,对所设计的系统进行性能测试,在主要指标满足设计要求的基础上,进而搭建三维无线电能传输系统的实验平台,并分阶段对三维无线电能传输系统的局部特性和整体性能进行了实验研究。第6章对本文工作进行了总结,并对今后研究工作进行了展望。