无人机的电能补给和续航问题是限制无人机作业性能的主要因素,无线充电技术由于不需人为干预,可为无人机提供灵活便捷的电能补给,因此无人机无线充电技术具有广阔的应用前景。随着应用领域的不断拓展,单架无人机的任务执行能力有限,已经无法满足一些场景下的需求,而集群式多无人机相互配合,可实现更高的作业目标。而无人机集群式多无人机无线充电系统存在的线圈间耦合、负载变化、谐振参数变化等问题需要解决。本文基于以上研究背景,对无人机集群无线充电系统进行研究。本文首先在分析无人机集群无线充电系统特征的基础上提出了多无人机无线充电系统电路结构,在谐振补偿拓扑结构方面,对不同电路补偿拓扑结构的工作特性进行了分析,重点研究了LCC-S补偿系统的输出功率和效率等特性,并分析了系统传输效率和功率与各影响因素之间的关系,并得到了使系统工作在最大效率工作状态所应满足的系统控制条件,为副边系统控制方法的设计提供了相应指导。为维持系统充电周期内最大效率的控制目标,提出采用基于副边PWM整流的补偿控制方法,对所提出的补偿控制方法的工作原理进行了分析,指出可利用副边PWM整流的两个控制自由度分别实现副边耦合补偿和调节系统最佳负载的控制目标,并对系统模型和控制参数设计进行分析,并利用MATLAB/Simulink对所提出的控制方法进行了建模和仿真,验证了控制方法的正确性和可行性。最后理论结合实践,对无人机无线充电系统各个环节进行了设计,包括原副边功率变换器、驱动控制与信号电路、原副边耦合机构及谐振拓扑,并搭建了系统总体实验平台,完成系统谐振匹配,并通过系统仿真和实验验证了系统结构、模型建立、系统设计方法的正确性。