感应电能传输(Inductive Power Transfer,IPT)是一种基于电磁感应原理的非接触传能方式,具有安全、可靠、灵活等优点,受到相关领域学者的广泛关注和研究。目前关于IPT技术的研究已取得了丰硕成果,相关产品被推广应用于多个领域,展示了其广阔的应用前景。双向感应电能传输(Bidirectional Inductive Power Transfer,BD-IPT)技术更是在诸多特殊领域有着重要使用价值,例如为电力拖动和电动汽车制动系统提供能量回馈通道,提升系统整体效率;还可以将负载电能反向传输至电网,参与电网削峰填谷等调控;另外,电能的双向无线流动也是无线电能组网的关键。随着研究的日益深入,高效率、便于控制的BD-IPT系统是今后研究的重点。现有文献更多关注双向传输功能的实现,对系统的稳定性和效率考虑较少。在双向传输系统中,两侧变换器均工作于可控状态,其控制信号的同步对功率稳定传输具有重要意义。针对现有同步方法鲁棒性差和成本高的缺点,本文采用跟踪输出直流电流极值同步方法。针对系统进行小功率传输时效率低的问题,研究采用双边移相控制策略,实现系统在宽输出功率范围高传输效率。本文主要研究工作如下:首先介绍了论文的研究背景与BD-IPT系统的结构,阐述了BD-IPT系统数学模型、效率和功率控制策略、变换器控制信号同步方法、磁路机构的优化设计、传输特性分析等领域的研究现状,并总结了文章研究目的及意义。接着,对BD-IPT系统传输功率特性和效率特性进行理论分析,得知在两侧变换器均可控时,通过使系统工作于最优输出交流电压比状态提高传输效率。同时,针对无线通信同步方法中存在的不定延时问题,设计了跟踪输出直流电流极值的同步方法,实现了能量的稳定传输,避免了由于原副边控制信号相位差的定期改变出现的功率振荡问题。然后,分析了现有控制方法的优缺点与损耗原因,为进一步提升系统在宽传输功率范围内运行的效率,提出了双边移相控制策略。该控制策略不仅充分利用了系统已有器件,又能保证系统稳定可靠运行。最后,通过软件仿真分析和实验对理论分析进行了验证,结果表明本文研究设计的同步方法可以有效实现变换器控制信号的精确同步,同时双边移相控制策略可以在宽传输功率范围内实现能量高效传输。论文有图50幅,表5个,参考文献103篇。