传统磁感应耦合式无线电能传输技术通常只有一个发射端和一个接收端,这种成熟的一对一供能模式给许多小功率应用或者供电环境相对稳定的设备带来轻便性和实用性。但是对于某些大功率应用场景,一对一模式的功率等级有限并且需要承受更大的电压电流应力,同时也缺乏足够的灵活性,例如多自由度无线供电等。单对单无线供电系统在充电区域上的局限性使得人们开始采用线圈阵列的方式来扩大充电范围,多发射线圈并联在单个输入源的方法得到推崇。然而,通过这种方式仍然不能降低开关器件在直流母线上的电流应力,同时由于充电过程中的阻抗变化有可能会引起并联回路的环流,从而损坏变换器,反而增加了系统的控制难度。因此,提出多激励单元无线传能（Multi Excitation Units Wireless Power Transfer System,以下简称MEU-WPT）技术以解决提升无线供电系统功率等级、降低原级开关器件电流电压应力和系统供能灵活性等问题。与多线圈无线电能传输系统不同的是,多激励单元无线电能传输系统不仅拥有多个发射线圈,每个线圈一般享有一个激励源,每一个激励单元几乎可以独立工作,这种方式大大降低了整个系统完全丧失工作能力的可能性。MEU-WPT系统由于其高功率容量、灵活性以及低电流电压应力得到众多应用的青睐,例如分布式轨道无线充电汽车、巡检机器人、无人机无线充电平台以及手机能量发射端无线充电器等。在各应用场景的无线充电过程中,静态充电时的环境因素干扰、动态充电时的耦合系数变化、都将会对MEU-WPT的工况及输出特性产生较大的影响,本文旨在解决MEU-WPT系统的区域分析、识别以及针对不同区域下的能效最优控制策略的设计,为实际应用中复杂的系统设计提供方法参考和理论支撑。论文的主要工作与研究内容:（1）多激励单元WPT系统充电区域的分析及优化方法针对MEU-WPT系统耦合机构的版图规划和排布方式利用问题,研究耦合机构的充电区域范围及优化设计方法。首先,建立多激励单元无线电能传输系统的电路模型,简要介绍MEU-WPT系统特性并将其与传统单发射单接收WPT系统进行对比分析。其次,基于电磁理论建立三维坐标体系下的诺伊曼方程,分析耦合机构在系统电路参数确定情况下互感系数的变化,将区域范围内系统输出特性转化为直观的色温图。同时,结合道威尔模型对高频多匝绕组损耗的计算,进一步推导充电区域范围表达式及其约束条件。然后,根据MEU-WPT系统应用需求,对满足输出指标的充电区域进行划分,得到充电区域和非充电区域的理论识别方法。最后,利用多物理场有限元分析方法,通过充电区域的判定条件,以拓展充电区域范围的目标,对耦合机构的设计进行进一步优化。本章基于MEU-WPT系统的充电区域分析原理,为后文提供指导基础。（2）基于动态耦合参数检测的多激励单元WPT系统充电区域辨识方法针对MEU-WPT系统能量拾取机构位置不确定性问题,提出一种有效充电区域的动态辨识方法和随充电区域切换的控制方法,使得MEU-WPT系统工作在不同的供电模式。首先,建立动态充电过程的坐标系,结合动态充电过程的输出特性,利用互感和充电区域的函数关系来进一步简化有效充电区域的判断条件。其次。在此基础上提出了一种用于多激励单元的互感识别方法。通过分析MEU-WPT系统直流侧和交流侧的电流关系,联袂方程求解各个激励单元对应的实时互感值。然后,基于理论分析给出了区域识别控制器的设计方法,该控制器仅需要一次侧的直流电流信息和二次侧的负载检测便可实现充电区域的识别和工作模式的切换。同时,充电区域可根据动态输出功率要求动态调整,并通过副边DC/DC变换器稳定输出电压,最后通过实验证明理论的可行性。（3）面向零相角频率漂移的多激励单元WPT系统最优功率分配方法针对MEU-WPT系统在功率分配时激励单元由于间接耦合产生的零相位角频率漂移问题,研究各激励单元零相角频率一致性的输出功率调节方式,同时为了尽可能减少原副边的功率变换器,在不增加额外辅助电路的情况下,提出一种针对电流源式谐振拓扑的移相控制方法,和一种针对电压源式谐振拓扑的遍历控制方法以此来调节MEU-WPT系统的功率。首先,对电压源式谐振拓扑和电流源拓式扑进行了系统零相角频率实现条件的分析。其次,根据动态参数变化,从系统最大功率频率和每个激励单元的零相位角工作频率的角度,来分析不同输入源功率调配需要满足的要求。最后,根据理论分析,对不同输入源采取不同的功率调配方式并设计控制器,为MEU-WPT系统的功率调配方式提供新的思路。（4）基于强/弱耦合区域识别的多激励单元WPT系统最优能效控制方法针对MEU-WPT系统在有效充电区域内的复杂能效分配问题,为了开发具有适应不同有效充电区域环境的感知能力和最优能效分配策略的MEU-WPT系统,提出了一种MEU-WPT系统基于强/弱耦合区域识别的最优能效控制方法。首先,通过电路建模,分析n元MEU-WPT系统的最优效率匹配条件。其次,根据环境特性和输出目标,进一步将有效充电区域分为强耦合区域和弱耦合区域,给出强耦合区域和弱耦合区域的判定条件。然后,确定不同有效充电区域的供能目标:当副边线圈位于弱耦合区域时,系统的首要控制目标是为了满足额定功率,而当副边线圈位于强耦合区域时,系统的首要控制目标是实现最优效率控制。最后,为了满足整个有效充电区域中的高效率要求,提出了一种最优能效控制策略,其仅需要直流输入电流和直流调节器信息的占空比,以实现系统最佳性能。