随着科学技术的飞速发展,传统供电技术越来越不能满足人们实际工作的要求。因此,无线电能传输技术应运而生,迅速成为电气领域新的研究方向。感应式电能传输(Inductive Coupling Power Transfer,ICPT)技术作为无线电能传输技术的主要传输方式,不仅克服了传统供电方式存在的导线裸露,易腐蚀等缺点,而且近距离传输时传输效率高,适用于大功率传输等优点。但是在电动汽车,轨道交通牵引供电等一些领域,有时需要为多个负载同时供电,这就导致多负载副边线圈存在耦合问题,而且系统中高频逆变器的离散开关量与整个系统连续工作状态变化之间的关系,还有多负载投切时系统的稳定性问题都值得深入研究。对多负载ICPT系统的混杂特性和多负载动态投切过程进行研究,能提高系统建模的准确性,更加清楚描述系统内部离散特性与连续特性的关系,确保系统运行中的稳定与可靠,这些对于多负载ICPT系统工程应用具有重要的理论意义。本文以轨道交通应用为背景,主要从多负载ICPT系统的混杂建模与动态负载投切时的预测控制两个方面进行研究。首先介绍了多负载ICPT系统建模与控制的国内外研究现状,并提出了所存在的问题;其次介绍了ICPT系统的工作原理及补偿拓扑,分析确定LCL-S型拓扑作为多负载ICPT系统的补偿结构;通过分析多负载ICPT系统副边线圈耦合问题,利用互感原理对副边线圈进行解耦,建立多负载ICPT系统不同工作状态下的状态空间模型;然后在负载固定时,根据混杂建模原理,分析离散开关变量与系统处于不同工作状态下的关系,得到多负载ICPT系统离散变量与连续变量的切换规则,建立系统的混合逻辑动态模型,并根据该模型的切换规则确定逆变器输出电流的阈值,以此作为混杂自动机模型的切换条件,建立系统的混杂自动机模型;考虑到多负载ICPT系统的负载动态投切时引起系统的不稳定,利用预测控制方法,以多负载ICPT系统中高频逆变器的逆变电流为观测量,通过选择最小代价函数,设计了预测控制器并进行了仿真验证;最后进行了系统软硬件设计,设计了逆变电路,DSP(Digital Signal Process)驱动电路,辅助电路等,给出系统的软件流程图。通过理论研究与分析,在Matlab/Simulink下搭建了仿真实验,通过仿真结果证明了混杂建模的有效性与准确性,利用预测控制方法搭建的预测控制器提高了多负载ICPT系统负载投切的稳定性与可靠性。