随着清洁低碳、安全高效能源体系建设的推进,能源技术发展正经历各方面的革新。其中无线充电技术由于其安全性、便携性和可靠性成为了研究热点,中功率无线充电市场正在逐步扩大,具有相当大的发展潜力,而针对性技术研究却相对较少。根据功率等级需求,磁耦合谐振式无线充电相比其它传输方式具有更高的效率和更远的距离。论文以中功率磁耦合谐振式无线充电系统为研究对象,针对能量传输特性、硬件电路设计、控制策略等问题展开研究,最终研制出一台输出功率可调节的无线充电样机,建立了试验平台对样机进行性能测试。论文的主要研究内容如下:(1)研究无线充电能量传输特性,对比SS串串谐振和SP串并谐振的负载功率和传输效率变化规律,发现SP串并谐振能够传输更高能量,且不会发生频率分裂。在此基础上,提出基于改进的人工蜂群的参数优化设计算法,提高了收敛速度和目标精确度,将参数设计指标转化为多目标最优化模型,利用改进的人工蜂群算法得到参数最优解。(2)分析无线充电系统硬件电路,设计半桥LCC谐振逆变电路,使用谐振电容充当后桥臂,工作在准谐振软开关状态,降低开关损耗;建立LC串联谐振等效电路,得到逆变电路等效方波电源;通过仿真和试验验证了模态分析和等效建模的可行性,简化了系统数学建模与输出控制。(3)优化无线充电系统控制策略,提出PSO-BP神经网络自整定PID电流调节算法,利用粒子群(PSO)全局寻优的特性对BP神经网络进行初始优化,通过Simulink仿真对比不同电流调节算法,结果表明PSO-BP算法单位阶跃响应超调量仅为3.1%,调节时间为0.121 ms,相比其它算法提高了系统动静态性能。(4)研制中功率磁耦合谐振式无线充电样机,建立了试验平台,对关键信号波形、信号采样精度、无线通信性能、能量传输特性进行测试,结果表明:信号采样精度高,误差随信号增大而减小;2.4 GHz无线通信质量稳定,在200 cm内误码率小于1%;根据最优参数研制的无线充电样机闭环控制输出功率可达1000 W,最大传输效率为84.79%,最大传输距离可达100 mm,各项性能均满足设计要求,验证了能量传输建模、参数优化设计、硬件电路设计、控制策略优化的可靠性。