电能传递技术在近代取得了突飞猛进的进展,但对电能的使用在大多数场合没有摆脱对输电线缆的依赖,错综复杂的电源线频繁插拔存在摩擦、老化等问题。因此,无线供电技术作为一种新型的非接触式电能传递技术,摆脱了对传统输电线缆的依赖,并通过多年的研究发展现,现已逐渐开始应用在民用电子产业、电动汽车充电等方面。目前大部分无线电能传输领域,主要针对大功率、高效率、长距离传输做了大量的研究,其侧重点是放在能量的传递上。面对大多数的工业、商业应用,需要无线供电系统提供一个稳定的输出电压和尽可能高的传输效率。然而无线供电系统的电能输出,受负载特性变化、传输距离、耦合线圈摆放位置等因素影响难以稳定。为了让无线供电系统产生稳定、高效的电能输出,本文提出通过闭环控制的方式,使得系统工作在自身谐振点上,达到电能输出稳定。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)对无线供电的传输方式(电磁耦合、磁共振、无线电波)进行介绍,分析了各种方式的原理及特性。本文针对距离短、功率小的应用场景,选用了电磁耦合式作为研究对象。(2)通过电磁耦合理论建立数学模型,从理论上分析验证四种(串联-串联、串联-并联、并联-串联、并联-并联)常用无线供电传输的耦合谐振模型,并分析了各个模型的电路特性和能效特性。(3)对于谐振网络的驱动设计,本文根据伏秒平衡的原理,采用单一MOS管的驱动设计,对常用的全桥逆变驱动做出了精简,使得系统更加便于控制。(4)本文在并联谐振的耦合模型基础上,设计了两种无线电能传输的电路拓扑,采用Multisim对系统进行仿真,并对因耦合谐振导致的电能接收端对发射端影响,以及系统的最优谐振点进行了详细的分析。(5)针对电流型谐振的特性,本文通过蓝牙建立发射端与接收端的信息传输,采用以发射端的电流反馈,接收端的电压反馈作为控制器的输入,建立系统闭环。通过逐步寻优算法,控制发射端谐振网络的驱动,使得系统工作在谐振点。(6)通过硬件实物的制作,搭建了实验环境,实现了对无线电能传输的异物检测功能。分别对系统的带载情况,空载情况进行测试,实验结果表明系统能够通过闭环控制,工作在自身最优谐振点上,保持5V电压输出稳定,且最高可达81%的效率。通过无线供电系统数学模型的推导和分析,系统电路拓扑的设计与调试,再到实验系统的测试,最终验证了通过闭环控制,可对无线供电系统达到稳定的电压输出和高效率的能量转换,为后续无线供电系统的研究奠定了理论基础。