感应式无线电能传输（Inductive Power Transfer,IPT）技术具有无导线接触、传输功率大、环境适应度高、使用便捷等优点,能够很好地满足共享电动汽车和无人驾驶电动汽车等的自动充电需求。高效率和高功率等级始终是IPT系统研究人员追求的目标,尽管目前在功率等级上已经取得明显进展,但是其效率优化问题尚未得到很好的解决。该问题的研究思路主要包括改善控制方法和磁耦合结构设计等,其中改善控制方法的研究具有重要的科学意义和很大的实用价值。IPT系统的控制方式可分成三类:原边控制、副边控制和原副边协同控制,其中前两类仅能满足基本的输出调节功能,而第三类还能够实现最大效率点跟踪。在手机和电动汽车等无线充电应用中,互感随耦合线圈空间位置的变化而改变,而等效负载电阻也与电池荷电状态相关,故在以上参数发生偏移时将会导致IPT系统的传输效率下降。采用基于等效负载变换原理的原副边协同控制技术是解决这一问题的有效方法。目前主要是采用调节副边直流侧DC/DC电路的方法来实现等效负载变换,这将不可避免地增加接收器的体积、重量、成本以及直流侧损耗。初步研究发现,在副边采用合适的有源整流器能够同时实现AC/DC变换和等效负载变换,具有结构紧凑、效率高的优势。但是,有源整流器需要采用控制手段来实现高频AC/DC变换,控制不当将引起功率振荡,不能得到稳定的输出电流/电压。此外,由于控制变量增加,IPT系统的多相角协同控制将变得更加复杂,死区效应也更为明显。因此,本文旨在研究采用有源整流器后,IPT系统原副边协同控制的关键技术,主要包括:有源整流器同步技术、逆变器无死区控制技术、单管有源整流技术、最大效率点跟踪技术等。为消除原副边控制器间的频率偏差,提出了一种新型高性能同步技术。采用基波分析法,分析了控制器频率偏差对IPT系统造成影响的机理。通过硬件锁频和软件锁相实现了IPT系统的完全同步,解决了采用有源整流器后IPT系统的功率振荡问题。为消除死区时间对IPT系统性能的影响,提出了一种新型无死区控制算法。在分析死区时间对IPT系统引起的电压畸变原理后,建立了不同工作区间内无死区控制时相关参数之间的关系,并提出了一整套可行的实现手段,使得IPT系统在所有工况下均能产生期望波形。为降低可控全桥整流器的成本和实现难度,减小接收器的体积和重量,提出了一种新型单管有源整流器及其控制方法,包括数字和模拟方式的相角控制与占空比控制方法、电能与信息同时无线传输方法等。为提高IPT系统的整体效率,在分析双重相角控制原理后,提出了三种最大效率点跟踪算法,包括遍历法、最小输入电流检测法和互感估计法,分析结果表明互感估计法更具有实用价值。为验证上述IPT系统原副边协同控制方法的正确性和有效性,设计和搭建了一套完整的实验平台。实验结果表明,原副边协同控制方法能够同时有效地调节等效负载和输出电压/电流,在传输距离和负载电阻宽范围变化时,能够显著地提升IPT系统的整体效率,在电动汽车无线充电等场合具有很好的应用前景。