在无人机充电领域,无线充电平台逐渐成为研究重点。无人机降落在无线充电平台上时可能会发生偏移,这会带来充电功率及效率的降低;电池充电一般是先恒流充电至额定电压,再恒压充电,因此需要系统既能够实现恒流输出,又能够实现恒压输出。针对以上两点,本文提出了基于圆台形磁耦合结构的恒输出切换无线充电系统,该系统既具有一定的抗偏移能力,又可实现不同频率下系统的恒流/恒压输出,还可以根据负载状态的变化进行实时切换控制。根据无人机无线充电的背景提出新型的圆台形磁耦合机构。所设计的磁耦合机构具有一定的抗偏移性能和较高的耦合系数。由于本磁耦合机构参数众多,因此采用控制变量的方式,通过有限元仿真软件对参数进行逐一优化。最后通过与传统结构的对比,验证设计与优化的合理性,并展示出本磁耦合机构的优秀特性。根据已设计的圆台形磁耦合结构和系统需要实现恒流及恒压输出的要求,采用新型S-SP补偿拓扑。该拓扑只需要三个补偿器件就可以实现两个频率下的恒流/恒压输出。首先对此补偿拓扑进行全面分析,利用松耦合变压器的漏感等效模型和基本谐振电路证明该拓扑能够实现恒流/恒压输出,并给出电流/电压增益;然后对该拓扑进行阻抗角分析、谐波分析、应力分析和电压电流的频率特性分析,验证该拓扑的优秀综合性能。为完成系统恒流/恒压的分段充电,提出原边检测、原边控制的系统切换控制策略。针对WPT系统的复杂性提出一种参数设计方法。根据输入阻抗与负载阻抗的关系,找到一种在原边就可以检测副边等效负载状态的方法,并由此提出基于电池充电等效模型下的系统调频切换控制策略,使得系统能够及时检测副边等效负载的状态,并及时进行切换控制。最后进行样机的实验验证,搭建起输入电压48V,恒流频率66k Hz,恒流输出2A;恒压频率107.5k Hz,恒压输出21V;系统效率最高达87.1%的样机,并能根据负载情况进行实时切换。实现保证效率的前提下,此无人机无线充电平台能够对无人机完成整个充电过程。