感应式无线电能传输(Inductive Power Transfer,IPT)技术利用电磁感应原理,可在一定距离内实现电能的高效可靠传输,具有安全方便、环境适应性强等优点,因此,无线电能传输技术在消费电子、医疗器械、电动汽车、以及轨道交通等领域中得到广泛的研究和应用。目前,大部分便携式设备以及电动汽车需要将传输的电能先储存在电池中,再利用电池对设备供电,所以其本质是实现对电池的无线充电。其中,锂离子电池由于能量密度高、质量轻等优点,被广泛应用在以上设备中。为提高锂电池的充电效率和循环寿命,通常采用先恒流后恒压的充电模式,因此,IPT变换器需要提供电池所需要的先恒流和后恒压输出。IPT变换器的关键器件是松耦合变压器,耦合系数较低,漏感大,由此传输的效率低,传输有功也低。为提高传输有功功率和传输效率,IPT变换器中需要加入无源补偿电路,从而带来变换器的输出电压或电流、输入阻抗、传输效率等特性均随负载变化等问题。而电池在充电过程中负载变化很宽,因此,一个高效的IPT电池充电器需满足以下条件:(1)提供与负载无关的电池所需的先恒流和后恒压输出;(2)输出恒流和恒压增益不受变压器参数的限制,便于优化变压器设计;(3)在保证恒流和恒压输出的前提下,能够在负载范围内实现输入零无功,减小系统中由于松耦合变压器较大的漏感造成的无功环流,减少器件应力;(4)从提高系统效率、可靠性和降低成本的角度出发,避免多级变换器级联或多种拓扑的复合。为实现以上目标,本文利用二端口网络理论,以一个通用的二端口网络研究满足以上目标的IPT变换器拓扑的传输矩阵特性。随后,从低阶补偿网络出发,如四种基本补偿结构SS、SP、PS、PP和四个三补偿参数的LC/S、S/LC、LC/P、P/LC,研究不同补偿网络实现以上目标的可行性。研究结果表明,LC/S、S/LC、LC/P、P/LC拓扑虽然可以在两个不同频率点上实现与负载无关的先恒流后恒压输出,但其输出增益严重依赖变压器参数,增加变压器设计难度。因此,本文增加补偿参数个数和补偿网络阶数,以四补偿参数的LC/LC电路为例,得到其满足先恒流后恒压的补偿参数设计、恒流工作频率和恒压工作频率,但LC/LC恒流或恒压增益受变压器参数限制,无法满足恒流和恒压同时可调。本文着重研究LC/LC拓扑给其他恒流源型负载供电的特性,发现其恒流增益在一定范围内可调,但具有局限性,无法实现全范围内的输出增益可调。因此本文提出LC/CC拓扑,作为LC/LC拓扑的互补拓扑,结合LC/LC拓扑,实现全范围内的恒流调节。最后设计一套实验样机,采用相同的松耦合变压器参数和输入电压,根据电流增益的大小选择LC/LC和LC/CC拓扑,实现三组0.28A、0.46A、1.28A不同恒流下的实验验证。为实现恒流恒压增益均可调,本文研究基于六补偿参数的LCC/LCC拓扑,得到了LCC/LCC拓扑的恒流和恒压约束条件,提出LCC/LCC拓扑实现可调恒流和恒压的参数和频率点配置方案,研究了补偿参数对系统增益和输入阻抗角的影响,确定系统实现软开关的条件。最后根据给定的松耦合变压器参数和输入电压设计了一套1A/24V的IPT电池充电器原理样机,验证以上理论分析的正确性。