随着无人飞行器控制技术的不断发展,续航能力不足的问题逐渐成为制约多旋翼无人机进一步发展的关键。对于民用小型多旋翼无人机来说,在其作业范围内铺设无线充电桩,使其在作业过程中可以完成自主充电,是提升其续航能力比较理想的方案。目前对无线充电技术的研究主要是为了满足电动汽车的需求,存在抗偏移能力差、充电效率低等问题,对于多旋翼无人机并不完全适用。因此,本文中对多旋翼无人机无线充电系统的研究具有重要意义。本文首先通过对电场耦合式、电磁感应式、磁耦合谐振式、微波式、激光式和超声波式等六种无线电能传输方式进行分析和对比,选择了磁耦合谐振式无线电能传输方式作为多旋翼无人机无线充电方案。对四种常用的谐振补偿电路建立模型,通过对比选择了串联-串联(S-S)型谐振补偿电路。建立磁耦合谐振式无线充电系统的数学模型,在该模型的基础上,用MATLAB分析充电线圈电感、耦合系数、工作频率等系统参数对无线充电系统电能传输特性的影响。通过上述分析给出各个系统参数的合理取值范围。结合多旋翼无人机体积和载荷较小、定点降落精度较低等特点,本文选择了一种发射端为双螺旋结构的无线充电线圈。利用有限元仿真分析方法对磁芯结构、发射线圈结构、充电线圈之间的垂直距离等参数进行优化,最终使该无线充电线圈满足在200mm的偏移范围内耦合系数基本稳定在0.2左右。对磁耦合谐振式无线电能传输系统主电路的组成进行分析,并结合系统需求设计高频电源。研究了无线充电系统中常用的两种闭环控制方法,选择移相调压控制方式作为本系统的控制策略。最后搭建实验平台,通过实验结果表明,本文设计的多旋翼无人机无线充电系统在200mm的偏移范围内均可维持较高的充电效率,满足多旋翼无人机的充电需求,具有较强的实用性。