磁感应耦合式无线电能传输（Inductive Coupled Power Transfer,ICPT）是一种基于电磁感应原理来实现能量隔空传输的非物理接触供电技术。该技术摆脱了线缆的束缚,凭借其便捷、高效等优点在电动汽车、水下探测设备等充电领域具备较好的应用前景。针对目前电池充电多采用恒流恒压两段式充电方式的应用需求,业界内主要采用如下三种方案:（1）变频或移相控制,该方案最大的缺点是必须增加系统初级侧与次级侧间的通信来完成发射端与接收端的控制量交互;（2）级联后级DC/DC变换器,该方案虽然输出性能较优,但后级级联变换器的插入,大大降低了整个系统的转换效率;（3）开关切换补偿拓扑,该方案引入了额外的交流开关以及较多的补偿元件,整个电路过于复杂。因此,电路复杂、设计难度大、成本高是以上三种方案共同的缺点。为解决上述问题,论文首先提出一种四线圈串-串（Series-Series,S-S）补偿电路拓扑,并基于受控源等效电路模型对该电路的传输特性及输入阻抗特性进行了详细分析。研究分析表明:（1）当该电路的工作频率设定在谐振频率点时,在不同负载条件下系统便可以实现恒流输出或者恒压输出;（2）通过合适的参数设计,便可实现期望负载范围内,恒流和恒压的自然平滑切换,不需要额外控制器,具有控制简单的优点;（3）系统在恒流输出模式和恒压输出模式均能保证输入阻抗的ZPA（Zero Phase Angel,ZPA）特性,有利于降低无功环流带来的额外损耗,为实现能量的高效传输创造条件。然后对四线圈S-S补偿电路拓扑的两个初级线圈进行去耦等效,推导出一种新型四线圈混合补偿电路拓扑。为保证等效前后的电路传输特性不变,采用互感模型和“T”型等效模型分析初级线圈的二端口特性,以得到补偿电路的参数计算方法。最后分析并论证在负载端短路、开路以及无次级接收线圈的工况下,该电路具备无需保护检测电路依旧可以正常工作的优点,具有更高的可靠性。由于提出的两种自然恒流恒压电路拓扑对各自磁耦合器的设计要求不同,本文分别给出了四线圈S-S补偿电路拓扑和四线圈混合补偿电路拓扑的磁耦合器设计方案。两种电路虽然在传输特性及阻抗特性方面没有差别,但因磁耦合器的设计要求不同带来整体系统实现难度的不同。因此从线圈设计难度、补偿电路参数设计自由度等方面对两种方案进行比较,确定出基于四线圈混合补偿拓扑的电路方案较优且具备更低的系统实现难度。最后,实验室搭建了一款基于四线圈混合补偿电路拓扑的3kW无线传能样机。实验结果表明,在恒流10A充电模拟过程中,其输出电流精度范围为-1.6%～4.3%;在恒压300V充电模拟过程中,其输出电压精度范围为-1.6%～5.7%。该样机在传输距离100mm及满载工况条件下,系统传输效率高达94.8%。实验证明论文所研究的拓扑在无反馈控制的情况下,能够以较快的响应速度实现由恒流输出模式到恒压输出模式的平滑切换,验证了研究方案的正确性和可行性。