无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术凭借非接触性电能传输的特性,近年来在消费电子、电动汽车、医疗电子等领域得到了广泛关注和初步应用。随着无线电能传输技术的快速发展,如何提高电能传输效率成为了制约该技术得到广泛应用的主要因素。通常,无线电能传输系统一次侧的电容和电感值需要进行精确设计,以使系统工作在谐振状态下。为此,本文提出了一种阻抗自适应调整(Autonomous Impedance Adaptation,AIA)策略。该策略使用相控开关电容器(Phase-Controlled Switched Capacitors,PCSCap)实现WPT系统的自适应阻抗匹配,以增大电能传输效率。首先,本文使用复数Γ平面定量地分析和建立了输入阻抗特征值与谐振之间的对应关系。然后通过捕获输入阻抗角用于反馈控制,来自适应地调整PCSCap的等效电容,从而使WPT系统始终工作在谐振状态下,实现其传输效率的最大化。文中所提出的AIA策略同时具有高阻抗调节精度和较大的自恢复裕度。通过仿真和实验证明了所提出的基于PCSCap的AIA机制的可行性和优势,显示了其在WPT技术领域中的巨大实用性和广泛的适用性。通过分析补偿电容改变对系统谐波含量的影响,找到了系统三次谐波含量与补偿电容之间的关系,提出了一种基于三次谐波检测的补偿电容故障诊断方法。在此基础上,结合相控电容在调制信号方面的优势,拓展了相控电容在WPT系统信号传输方面的应用。利用相控电容改变谐振槽谐振频率,调制出与开关频率不同频率的载波进行信号传输。通过频率扫描式仿真,找出了最佳载波频率。在最佳载波频率下,利用软件编程对二次侧输出电压进行了离散傅里叶分解,以信号频率分量幅值与基波频率分量幅值比值作为信号码元判决条件。解调结果表明基于相控电容的调制法能够进行信号传输。最后,通过有限元仿真平台ANSYS对传输线圈进行3D模型搭建、有限元剖分与涡流场仿真。在ANSYS的Electronics Desktop平台上,利用Simplorer和Maxwell联合仿真,求解出了符合输出电压和输出功率要求的主电路电路参数和传输线圈参数。依据有限元仿真的结果,以高压线路取能为应用背景,搭建了一台额定100W输出功率的无线电能传输装置。