无线电力传输是一种先进的电力传输方式,电能以无线方式进行传播,为各种电子电气设备进行充电。无线电力传输避免了电力传输线的使用,为用户提供了一个便利的用户体验。该项技术已经获得了学术界和工业界的广泛关注。随着应用需求的增长,人们对无线电力传输性能的要求也在日益增加。这些要求包括稳定的传输功率,更高的传输效率和距离,更低的电磁泄露,更小的电路体积,以及对动态工作环境的鲁棒性等等。为了满足这些需求,本论文分析并优化了基于磁耦合技术的6.78MHz无线电力传输系统。与传统的工作在几十到几百kHz的无线电力传输系统相比,该系统具有更远的传输距离和更小的电路尺寸。此外,该系统采用了基于软开关技术E类功率放大器和整流器,因此该系统在最优工作条件下可以获得很高的传输效率。然而,这种系统具有对工作条件变化敏感的特点,例如线圈之间耦合的变化,直流负载的变化,以及充电负载数目的变化等。目前,很少有工作会把这些变化都考虑进系统设计中,因此使得设计出的系统不适用于真实的应用场景。本论文对变化工作条件下6.78MHz无线电力传输系统做了系统详细的分析,并提出了应对这些变化的方法和策略。本论文的目标是通过电路的设计与优化,实现高性能(包括高效率,稳定传输功率,低谐波干扰以及高鲁棒性)的6.78MHz无线电力传输系统。本论文首先以PA的研究开始,提出并设计了具电流模式和电压模式高效率E类功率放大器。电流模式/电压模式E类功率放大器的输出功率随负载的增长而增加/减少,并且在较大的负载变化情况下能保持较高的转换效率。确定的工作模式和较高的转换效率是通过负载牵引技术和阻抗变换技术实现的。在设计过程中,对电路的效率、输出功率、谐波抑制、场效应管的耐压值,以及电路的鲁棒性都加以了考虑,因此使得本论文提出的电压模式和电流模式E类功率放大器在真实的应用场景中高效且实用。接下来分析并讨论了可调E~2类直流到直流变换器的设计。该系统的目标是在动态的工作环境下保持高效稳定的输出,这是通过在功率放大器与发射线圈之间引入了L型阻抗变换网络实现的。利用匹配目标区域和系统优化,有效的降低了可调器件所需的可调范围,增强了系统对变化的工作条件的鲁棒性。最后,本论文对一对多(具有一个发射线圈和多个接收线圈)以及多对多(具有多个发射线圈和多个接收线圈)的无线电力传输系统进行了建模、分析和优化。这两个系统支持对多个接收端同时进行充电。各个接收端之间相互独立,自动的从接收端获取功率,且系统效率始终维持在较高的水平。功率的自动分配和高效率是通过系统的设计和优化实现的。通过对发射和接收线圈的结构进行优化,分别实现了均匀磁场和高感值。同时,系统使用了高效率的电流模式、电压模式E类功率放大器和E类整流器。整套系统没有采用检测控制装置,因而使得最终的系统实现高效且直接。