针对目前变电站巡检机器人多采用接触式充电,电池电量耗尽后需返回充电室进行充电,造成巡视工作中断,工作效率低下等问题,为此设计了一套单管逆变感应耦合式无线充电系统,使巡检机器人在巡视过程中的观测点处进行无线充电。论文具体工作如下:首先对变电站巡检机器人无线充电系统主电路进行了设计。分析了感应耦合式、磁耦合谐振式及微波辐射式无线电能传输方式原理以及全桥、半桥、推挽、单管逆变传输电路的优缺点和应用场合。详述了单管逆变感应耦合式无线充电系统的组成及其工作原理,对该无线充电系统进行了建模分析和补偿网络的设计,并在该等效模型下优化设计了系统主电路参数。其次对变电站巡检机器人无线充电线圈进行了优化设计。分析了无线充电线圈常见的结构和发射、接收线圈偏移错位时对耦合系数的影响。对平面螺旋圆形和方形线圈进行了等效建模,推导出了两单匝线圈间互感的表达式。利用线圈间互感公式进一步得到了耦合系数与半径比、距径比的关系,并根据该关系优化设计了系统发射线圈。最后对变电站巡检机器人无线充电系统主电路进行了仿真与实验。利用Saber仿真软件对该系统主电路进行了仿真验证。绕制了系统发射、接收线圈并搭建了该无线充电系统主电路的实验平台,进行了实验验证。实验结果表明,输出功率、传输效率均符合设计要求,并且经过优化设计的发射线圈可以减缓线圈偏移错位时耦合系数的下降速度,提高了系统的传输效率,验证了所提设计方法的正确性。