感应式无线电能传输（Inductive Power Transfer,IPT）技术是利用高频磁场作为能量传输媒介,并综合利用了电力电子技术、谐振拓扑和控制技术等,以实现电能非接触式传输。相较于传统的输电方式,该技术具有环境适应能力强、灵活性高、便捷、安全、美观等优点,在电动汽车和智能家居等领域具有广阔的应用前景。然而,在IPT系统的实际应用中,需要发射机构与接收机构精准对位。若发射机构与接收机构之间发生一个或多个方向的错位情况,将导致耦合系数减小和传输能效性下降等问题。因此,提升接收机构拾取电能的灵活性是IPT系统在实际应用中亟待解决的关键问题。为了提升IPT系统的抗偏移和偏转性能,本文基于双层正交DD磁耦合机构构建了一种“双发-双收”IPT系统。同时,为实现恒压输出和软开关,该系统采用双路LCC-S补偿电路,并搭建了500W样机装置进行验证,本文的主要研究工作如下。首先,介绍了IPT系统的基本组成及其工作原理,建立了磁耦合机构互感等效电路模型,详细分析和比较了不同补偿拓扑的输出特性和优缺点。此外,由于磁耦合机构有单能道和多能道传能形式,为评定不同磁耦合机构的抗偏移性能,以单能道为基础推导了多能道传能磁耦合机构的等效耦合系数,为磁耦合机构的设计优化和比较不同磁耦合机构的抗偏移性能奠定了基础。其次,针对磁耦合机构发生错位导致耦合系数和传输能效性下降。为此本文提出了一种基于双层正交DD磁耦合机构的IPT系统,构成双层正交DD线圈的两对DD线圈易于解耦,通过优化两者激励电流的幅值和相位差,使得合成磁场呈周期性旋转分布,此特征是该“双发-双收”IPT系统兼具抗偏移和抗偏转性能的内在原因。在设计和优化磁耦合机构过程中,给出了双层正交DD线圈的空间位置和导磁机构特征参数与耦合系数之间的作用规律,并分析了水平偏移、垂向偏移和垂向偏转三种情况下线圈互感的变化规律。同时,构建了基于双路逆变器-双路整流器的LCC-S谐振电路结构,并给出了正对和偏移偏转情况下的谐振元件参数配置条件,以实现发射线圈激励电流恒定和系统输出电压不受负载影响。最后,搭建了传输间距为130mm的500W实验样机来验证“双发-双收”IPT系统的抗偏移偏转性能,实验结果表明:在水平横向和纵向偏移±150mm,垂向偏转0～90°范围内,样机的耦合系数保持率均不低于40%,系统传输效率均不低于80%。