相较于传统的有线电能传输,无线电能传输技术是一种能够使用电设备摆脱电线的限制的供电方式,其在有源植入式医疗设备、水下机器人、消费类电子产品、电动汽车、矿井传感器、移动或转动部件等的无线充电中拥有广阔的发展前景和巨大的商用价值。基于磁场耦合的感应电能传输和基于电场耦合的电容电能传输是两种常见的无线电能传输方式。由于磁场与电场是两种对偶的场,电感元件与电容元件是两种对偶的电磁元件,可以合理推断感应电能传输与电容电能传输也是两种对偶的无线电能传输方式。研究两个系统的对偶关系,可以将感应电能传输技术已有的科研成果对偶移用于电容电能传输技术,对后者的发展进步具有重要的意义。论文首先介绍了无线电能传输技术的起源和分类,综述了感应电能传输技术和电容电能传输技术的研究进展,再分别论述了感应电能传输系统与电容电能传输系统的结构组成和工作原理。由于两个系统的主要差异在能量传输机构,论文分别分析了磁场与电场的对偶性以及电感元件与电容元件的对偶性。接着类比感应电能传输系统耦合机构常用的互感耦合模型,建立了电容电能传输系统耦合机构的互容耦合模型,分别推导了四极板和六极板耦合机构的互容耦合模型。在单输入单输出、多输入单输出、单输入多输出和多输入多输出这四种系统结构下,研究得出感应电能传输系统与电容电能传输系统在耦合机构建模上具有对偶性。然后将互感耦合模型和互容耦合模型分别用于感应电能传输系统与电容电能传输系统的电路拓扑中,在单输入单输出、多输入单输出、单输入多输出和多输入多输出这四种系统结构下,研究得出两种无线电能传输系统在电路拓扑和电路方程上存在对偶性,并分析研究了它们的传输特性。论文最后选择了一组单输入单输出感应电能传输系统参数,搭建了感应电能传输系统的实验模型,进行了传输特性的仿真和实验。再将这组系统参数对偶到单输入单输出电容电能传输系统,也建立了电容电能传输系统的实验装置,进行了传输特性的仿真和实验。两个实验系统都能正常运行,其传输特性也可类比,验证了感应电能传输系统和电容电能传输系统确实存在对偶性。