基于电磁感应原理的动态无线供电(Dynamic Wireless Power Transfer,DWPT)系统,能够在电动运载工具(如电动汽车、有轨电车)行驶过程中对其进行非接触式供电,减少电动运载工具对于储能设备的依赖,减少停车充电时间,提高运载工具运行效率,具有传统供电方式无法比拟的特点和优势,在未来电动运载工具智能化和无人化场景中,具有巨大的应用潜力和发展前景。然而,为了保障实际供电需求,提高技术可用性,DWPT系统还面临着“如何提升供电效率”的挑战。在电路层面,DWPT系统的发射线圈与拾取线圈始终处于相对运动中,线圈之间的互感参数变化剧烈,而互感的变化会影响DWPT系统的功率特性、电流分布特性,显著增加各级电路损耗,从而导致DWPT系统效率低下,“如何在互感动态变化的情况下优化DWPT系统特性,从而提高系统效率”成为一个难点。在线路层面,DWPT系统通常采用分段供电方式将长距离的发射线圈分为多个独立的供电段,以减小线圈上的损耗,提高系统效率。然而考虑到线路成本,发射线圈的分段距离不可能非常短,分段的方式与运载工具的线路条件、速度等级、DWPT系统的功率等级等多个系统参数都相关联,而这些系统参数又将影响DWPT线路总成本和系统效率,“如何设计DWPT线路分段规划方案,从而同时优化线路成本和电路效率”亦成为一个难点。为此,本文以DWPT系统的效率提升方法为研究目标,针对应用于不同场景下的单发射-单拾取系统、双发射-单拾取系统以及单发射-双拾取系统,对不同结构DWPT系统的效率提升方法开展了一系列研究。论文的主要工作包括:(1)在电动汽车低速DWPT应用背景下,以适用于电动汽车有限车底空间的单发射-单拾取系统结构为研究对象,针对单发射-单拾取DWPT系统在拾取线圈移动过程中输出功率波动,系统效率较低的问题,提出了一种基于发射端零相角控制的DWPT系统双边独立控制方法,用以在保证单发射-单拾取系统输出稳定的同时,提升系统效率。分析了可控整流器在恒功率输出控制下的等效负载特性,逆变器零相角工作点特性及其与系统最优效率点的关系。基于逆变器零相角工作点与整流器恒定输出工作点的对应关系,给出了无需发射端与拾取端的通信和互感估计算法的双边独立控制策略,最后通过实验样机在动态移动条件下对该方法进行了闭环实验验证。(2)在物流机器人DWPT应用背景下,以满足物流机器人最小拾取空间要求的双发射-单拾取系统结构为研究对象,针对双发射-单拾取DWPT系统的效率提升问题,提出了一种基于优化发射线圈电流比的效率提升控制方法,基于无需互感估计的控制判据,实现了在拾取线圈动态移动过程中对发射线圈最优电流比的控制。分析了不同发射线圈电流相位及幅值比对系统传输功率和效率的影响,找出了满足稳定功率传输的最优发射线圈电流幅值比,通过分析逆变器输入电阻比与最优发射线圈电流比之间的关系,找出了一种无需互感估计的控制判据,并在考虑线圈主从控制、电流方向控制的基础上提出了闭环控制策略。通过实验对闭环控制方法的可行性和效率提升有效性进行了验证。(3)在有轨电车DWPT应用背景下,以适用于有轨电车长距离线路的单发射-双拾取系统结构为研究对象,针对单发射-双拾取DWPT系统的效率提升问题,提出了一种基于最优等效负载电阻比的效率提升控制方法,能够在双拾取线圈移动过程中,相应地优化调节每个拾取电路所分担的输出功率大小,从而在保证系统输出功率或输出电压稳定的条件下,提升系统效率。分析了双拾取电路在不同等效负载电阻比下的功率和效率特性,找出了最优的负载电阻比。针对拾取线圈在移动过程中互感交替变化的特点,提出了基于主从线圈判断与低压拾取电路切除的闭环控制策略。通过实验样机对该控制方法的有效性进行了验证。(4)以有轨电车无线供电系统应用场景为例,对满足成本-效率优化的DWPT线路规划问题进行研究,考虑线路成本和电路效率的相关影响因素,建立了一个关于线路成本和电路效率的DWPT系统成本-效率优化模型,以线圈参数、逆变器参数以及车载储能设备容量为优化变量,给出了一种实现线路成本和电路效率优化的DWPT系统线路分段规划方法。基于一条四站三区间有轨电车线路数据,采用PSO与参数遍历相结合的方法求解得到了一组线路规划方案的Pareto最优解集,该方法对于DWPT线路设计具有一定参考意义,亦可用于对不同DWPT方案的成本、效率等指标进行评估和分析。本文在考虑不同应用场景对DWPT系统结构的不同要求下,形成了包含单发射-单拾取、双发射-单拾取、单发射-双拾取多种供电方案,从电路控制层面到线路规划层面的DWPT效率提升控制与优化方法,在电路层面能够为多种应用场景提供相应的DWPT系统效率提升控制策略,在线路层面能够对供电方案进行线路优化和评估,为推动DWPT系统的实际应用提供了一定的理论基础和设计依据。