水下自主航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)在水环境监测、矿产探测和水下搜寻等领域具有广泛应用,然而受其所携带电池容量的限制,不能长时间工作。传统的充电方法为将AUV打捞至母船进行人工充电或水下湿插拔有缆充电,降低了AUV的灵活性和隐蔽性,且存在安全隐患。为此,本文将无线充电技术应用于AUV,研究磁耦合装置设计、补偿网络分析和错位适应性改进等内容。为降低磁耦合装置对位置偏移的敏感度,对不同对准条件下的磁力线有效耦合规律进行深入研究,提出增强接收端收纳交链磁力线能力的耦合装置结构。建立磁耦合装置的磁路模型,研究影响耦合系数变化的因素。通过分析常见磁芯的错位适应性,提出一种不对称结构的磁耦合装置,分别对磁芯尺寸和线圈匝数设置冗余。分析磁芯各个参数对耦合系数的影响规律,并以耦合系数和错位适应性为指标,迭代设计磁耦合装置磁芯尺寸和线圈绕制方式。仿真结果表明,设计的磁耦合装置耦合系数为0.32,并且当耦合系数下降0.1时的容错位范围为旋转±14°、轴向±25mm,满足设计指标。为保证磁耦合装置错位时系统谐振稳定,分析电路的谐振状态,研究错位下系统耦合的变化规律,对LCC-P补偿网络进行原理分析与参数设计。分析该补偿网络具有恒流励磁和恒流输出的特性,推导输出功率和效率的表达式,并通过MATLAB绘制系统多个独立变量与输出功率和效率的关系,选取参数提高系统输出性能。通过PSpice仿真验证了选取的参数能够使系统工作在谐振状态,输出功率为777W、效率达到93%,符合设计要求。为进一步提高系统的错位适应性,对多个磁耦合装置的相对位置与错位下耦合能力进行研究,提出了一种组合磁耦合装置结构。分析多个磁耦合装置之间线圈连接形式和空间排布结构对耦合系数的影响,提出磁耦合装置的组合方法和适用的电路拓扑。选取组合磁耦合装置并联节点,对两个磁耦合装置预错位,验证两组磁耦合装置工作状态不同时功率叠加的可行性。以叠加输出的功率和效率为指标,仿真实现了预错位角为2°时,系统输出性能更好。搭建无线充电平台,验证理论分析和仿真的正确性。实测两组磁耦合装置耦合系数与仿真偏差不超过0.005,系统工作在谐振状态,输出功率为744W、传递效率为90.1%。通过变压实验和变负载实验选取了最佳工作条件,实测得到系统容错位范围为旋转±15°、轴向错位大于30mm,满足设计指标。此外,对组合磁耦合装置并联节点位置和预错位角大小进行了验证,仿真与实验结果相一致。