随着人类对电能的应用越来越广泛,通过无线传输的方式实现电能的传输逐渐受到人类的青睐。小至生活常见设施设备,大至航空航天及水下应用设备等都因无线电能传输技术得到更好的发展。无线电能传输相比传统电能传输的优势有供电设备与用电设备不用直接接触避免了磨损、火花、插拔等带来的问题,劣势是传输性能不及传统有线电能传输,且易受环境影响。为了解决无线电能传输效率较低的问题,本文采用磁谐振式无线电能传输方式并加入了频率跟踪技术。磁谐振式无线电能传输方式可以实现中等距离的电能高效传输,频率跟踪技术能够实现频率自锁解决了因为系统长期运行可能出现的失谐问题。本文的主要研究内容包含以下几个方面:首先,根据磁谐振式无线电能传输机理,建立了理论电路模型,研究了逆变电路、谐振补偿电路等结构拓扑,推导系统的收发端回路电流、系统的传输功率、效率与系统工作频率、负载大小、传输距离、耦合系数等之间的特性关系。其次,利用Matlab仿真,分析了收发线圈电感值、工作频率、传输距离和负载变化对系统特性的影响,确定了系统的相关参数,并利用Simulink仿真软件搭建系统仿真平台,测量相关数据对比校正理论推导参数,为硬件平台搭建打下基础。再次,利用VerilogHDL语言对频率跟踪数字锁相环部分的各个模块进行了程序编写,并设计了基于FPGA的相关硬件电路。相比于传统的模拟锁相环,基于FPGA数字锁相环具备便于修改、应用广、受外界因数影响小的优势。数字锁相环技术实现对逆变输出频率的实时跟踪控制,使系统工作频率与谐振频率保持一致。最后,根据仿真参数搭建实物平台。文章详细介绍了理论模型建立与推导、高频逆变部分、谐振补偿部分、AD采样部分、蓝牙传输部分、锁相环实现频率跟踪部分。并就部分重要元器件及参数作了阐述。对系统进行多次测试的结果证明,磁谐振式无线电能传输系统在引入频率跟踪技术后相比工作频率恒定的工作模式其传输效率能够提高20%左右。表明基于数字锁相环的频率跟踪技术能有效提高系统的传输性能。