随着海洋开发的不断推进,海岛供电系统中的海底电缆数量越来越多,采用无线自主式海缆巡检机器人开展海底电缆巡检对保障海岛电网安全可靠供电至关重要。无线充电为自主式海缆巡检机器人的自主充电提供了解决方案,但由于海水介质及海底洋流的影响,巡检机器人耦合机构容易发生偏移进而影响功率传输定性;此外,高盐度的海水使得机器人与充电平台数据交互困难。因此,海底无人值守的充电过程对充电工作的可靠性提出了更高的要求。研究并解决无线自主式海缆巡检机器人充电系统中电能补给与数据共用通道的无线传输、多拾取线圈功率分配及阻抗识别的原边控制方法等关键技术,具有重要的理论意义和应用价值。本文从自主式海缆巡检机器人的无线充电及数据传输问题、多拾取线圈的功率分配问题以及原边参数辨识及原边控制方法三方面入手。首先,在分析机器人与充电平台的交互关系的基础上,提出一种基于磁耦合谐振技术的无线电能与数据传输复合拓扑结构,以保证电能与数据分时传输,实现电能与数据传输过程互不影响,有效提高系统稳定性和可靠性。进一步,提出一种基于效率最优的拾取端功率分配控制策略以降低系统在耦合机构上的功率损耗,实现功率传输容量与效率的优化控制。最后,为了解决能量拾取端采集信号进行发射端功率调节控制存在的环境约束问题,提出了一种基于负载特性辨识的原边间接控制策略。具体说明如下:针对自主式海缆巡检机器人的无线充电及数据传输问题,分析了机器人与充电平台的交互关系,提出一种基于磁耦合谐振技术的无线电能与数据传输复合拓扑结构,通过电能与数据分时传输,实现电能与数据传输过程互不影响,有效提高系统稳定性和可靠性。具体地,首先研究了能量与信号无线传输的分时复用方法及其模式切换策略,解决了自主式海缆巡检机器人的水下无线充电与通信问题;进一步,针对海水下充电机构易受洋流影响引起功率传输不稳定问题,研究了海水介电常数对无线电能传输特性的影响机理,提出一种水下漂浮式对接方式;在此基础上,研究了圆形线圈偏移情况下的互感变化机理,提出一种单发射多拾取的耦合机构以抑制外界环境造成的互感参数波动;最后,对单发射双拾取的耦合结构的抗偏移抑制能力进行了仿真实验验证。针对多拾取无线电能传输系统串联输出模式下的功率分配问题,在研究双拾取无线电能传输系统负载实际功率需求耦合机构损耗影响机理的基础上,以效率最高为优化目标,提出了一种基于各拾取端与发射端的互感差异实现拾取端功率分配的控制策略。通过仿真系统和实验验证表明,该控制策略能够有效降低系统在耦合机构上的功率损耗,实现功率传输容量与效率的优化控制。针对能量拾取端采集信号进行发射端功率调节控制存在的环境约束问题,提出了一种基于负载特性辨识的原边间接控制策略。具体地,在研究SS补偿型锂离子电池无线充电系统的基础上,建立了基于电池不同充电阶段阻抗特性的系统负载特性模型,利用原边阻抗与副边输出电压、电流的耦合关系,提出了恒流恒压阶段的原边控制策略。该控制策略在不需要原副边构成闭环控制且不增加额外电路的情况下仅通过控制逆变输入电压实现对副边输出量的控制,系统仿真和物理实验结果均证明了所提方法的正确性与有效性。