近年来,随着科技的发展,无线电能传输技术逐渐走进大众视野,成为了热门研究领域。无线电能传输技术经过近几十年的发展已经有了许多成熟的技术形式,其中磁耦合谐振式无线电能传输技术(MCR-WPT)被认为是最有前景的无线供电解决方案之一,在许多领域已经得到了应用。然而,目前比较成熟的无线电能传输技术都无法突破距离和接收位置受限这两大瓶颈,所以有许多研究人员提出了全方向无线电能传输技术。全方向无线电能传输技术旨在研究出一种可以令接收端任意移动而不影响能量稳定传输的、有一定传输范围和带载能力的无线电能传输系统。本文将主要进行全方向无线电能传输系统的建模与控制策略的研究。首先,本文从最基础的磁耦合谐振式无线电能传输出发,深入分析磁耦合谐振式无线电能传输系统的特性;并通过电磁场理论来研究发射线圈与接收线圈之间的耦合关系,给出线圈之间互感的理论研究和实际设计方法。再根据线圈的耦合理论引出三维正交发射线圈结构,阐述其产生全方向磁场的原理,以及这种结构如何实现全方向无线电能的传输。其次,基于电路理论建立空间能量传递拓扑模型,电路结构主要包括基于三维正交线圈发射结构的发射端和单个多匝中心法线方向指向发射端中心的接收线圈,收发两端均采用串联型补偿结构。以电路建模的方式来研究全方向无线电能传输系统的传输特性,并给出控制能量稳定传输的理论分析。最后,设计高频桥式逆变电路与Buck-boost升降压斩波电路,建立仿真模型,并进行仿真分析,设计了独立可调节的稳定高频方波电压源。对三维发射线圈与接收线圈之间的互感进行了仿真分析,验证了理论分析中提出的收发端耦合结构理论的正确性。最终搭建了整个全方向无线电能传输系统仿真,验证了全方向无线电能传输系统设计的适用性。