感应式无线电能传输（Inductive Power Transfer,IPT）方案具有功率接入安全简单的优点,在便携式电子设备、无线传感网络等小功率应用场合以及电动汽车、电动轮船等大功率应用场合中均备受关注。其中,具备模块投切功能的IPT系统可以灵活地配置功率等级,提高系统的功率扩展性和运行可靠性,并降低开发和生产成本,有助于IPT技术的产业化发展,目前已有较多研究。然而在现有的模块化IPT系统中,原边模块的谐振腔输入阻抗与工作模块数目存在耦合,即当模块数目与传输功率成比例变化以适应宽功率范围的需求时,工作模块满载时的器件电压电流应力会发生改变,其电压电流峰值可能超过额定设计值,危及系统安全。此外,模块化IPT系统通常采用多股并绕的线圈结构,而各股间的参数差异将导致电流不均问题,进一步降低了系统可靠性。针对以上不足,并充分考虑模块化IPT系统应用场合的较宽传输功率范围要求,如何实现模块化IPT系统的模块按需投切和宽功率范围安全高效运行是亟需解决的关键问题。因此,本论文针对模块化IPT系统,以原边模块为模块化投切对象,并兼顾大容量线圈的均流问题,以按需投切模块和宽功率范围高效运行为目标,对模块化IPT系统的扩容技术与宽功率范围运行策略进行了深入研究,具体如下:（1）针对模块化IPT系统中原边模块间的阻抗耦合问题,本文对常规模块化IPT系统的模块耦合特性展开了研究,对模块内部阻抗与模块数目的耦合关系进行了分析。基于分析结论,提出了一套拓扑构造原则,并基于该原则构造了应力解耦的多模块并联拓扑,进一步分析了模块间的解耦特性。在此基础上,还评估了参数差异对模块间电流不均衡度的影响。最后设计实验进行验证,实验结果证明常规并联拓扑模块的谐振腔输入电流与模块数目存在耦合,采用所提拓扑前,电流不均衡度为70.4%,而采用所提方案后不均衡度仅为1.6%。（2）针对模块化IPT系统常用的多股并绕线圈中存在的电流不均问题,本文分析了感值等参数差异对多股利兹线间电流不均的影响,论证了较小参数差异仍会导致明显电流不均这一隐患。针对该隐患,提出了一种改进型的分裂电容补偿方案,分别对线圈中的每一股利兹线进行补偿,并对该方案的均流特性和补偿电容配置进行了分析。该方法可在不改变谐振腔谐振状态与系统成本、体积的前提下实现多股利兹线间的均流。最后以双股并绕为例设计实验进行验证,实验结果证明所提方案可有效地均衡双股线之间的电流,满载时原边双股电流比值由1.60（采用常规补偿方案）变为1.01（采用所提方案）,副边双股电流比值由3.11（采用常规补偿方案）变为1.03（采用所提方案）,不平衡程度明显下降。（3）在乘用车等传输功率等级不高的IPT系统应用中,单模块运行是一种切实可行的方案,其中LCC-S补偿拓扑由于其原边线圈恒流等优良特性被广泛应用,然而IPT系统的谐波特性较复杂,难以沿用常见的变频移相控制以实现软开关。针对该问题,本文对基于LCC-S补偿拓扑的IPT系统的谐波特性进行了深入分析。根据分析结果推导出LCC-S补偿拓扑的通用时域模型,并基于该通用时域模型进一步提出了一种考虑谐波影响的最优变频移相控制策略,可以保证IPT系统在宽功率范围下以最小的频率变化为代价实现原边功率模块的软开关运行。最后设计实验进行验证,实验结果表明所提控制策略在宽功率范围下,其效率明显优于移相控制（提升了2.6%～6.9%）和基于基波近似法的变频移相控制（提升了0.8%～8.8%）,验证了所提控制策略的有效性。（4）在商用车和电动轮船等传输功率等级较高的IPT系统应用中,多模块运行是一种切实可行的方案,但目前的多模块系统在宽功率范围下进行效率匹配时,无法同时维持谐振腔谐振状态不变以及全桥的软开关运行。针对该问题,考虑到第二章所提的应力解耦型并联拓扑中工作模块数目是一个新的控制自由度,本文进一步对基于应力解耦型多模块的IPT系统的效率匹配条件进行了研究,并根据系统的模块数目和传输效率间的联系提出了一种基于模块投切的效率匹配策略。该策略无需复杂的混合控制即可实现宽功率范围下的效率匹配,且在不改变谐振腔谐振状态的前提下实现原边模块的软开关运行。此外该策略还对模块投入和切出方式进行了分析与具体设计,以保证模块能平滑地进行按需投切。最后设计实验进行验证,实验结果表明当功率范围为[1 k W,12 k W]时,IPT系统的效率范围为[92.43%,95.36%],验证了所提控制策略的有效性和实用性。