随着电动化设备的普及,对电池充电技术的要求也越来越高。因为传统有线接触充电方式存在维护成本高、安全隐患突出、智能程度低等问题,所以一种灵活性好、安全性高、维护成本低的无线充电技术应用于移动式电动设备成为一种必然之势。针对目前无线充电技术（Wireless Charging Technology,WCT）所存在的传输功率、传输距离、传输效率等技术问题,传统的WCT不能够满足移动式电动设备智能、快速、高效、稳定的充电任务需求。因此,探讨与开发一种可靠且高效的磁谐振耦合式无线充电系统具有重要的工程意义与价值。本文针对系统在无线充电过程中存在的发射机构补偿网络失谐、收发线圈偏移、负载特性敏感等问题,提出一种在发射机构通过定频定占空比控制,在接收机构增加一级DC/DC变换器并通过变频定占空比控制,实现系统有源阻抗匹配和全负载范围稳定工作的控制策略。然后根据系统理论分析、硬件与软件的设计,搭建了一台500W磁谐振耦合式无线充电系统样机,并完成电池负载恒压恒流充电测试实验。首先,介绍了系统功率拓扑结构选型;通过电路等效理论对LCCL-S型补偿网络进行了阻抗匹配特性分析,并给出了实现零电压开关（Zero Voltage Switch,ZVS）和零相角（Zero Phase Angle,ZPA）等特点的最优工作频率点;另外选择半桥LLC电路作为接收机构DC/DC变换器拓扑结构,并详细分析了其工作原理与机制。其次,基于收发机构补偿网络的建模与分析,对谐振器件参数进行了详细理论设计;根据谐振器件理论计算值,利用Matlab对谐振电感Lp、耦合系数k、负载RL变化与输出功率或传输效率之间的关系进行建模分析,验证系统理论分析的可行性。然后,根据系统设计指标对PFC电路、收发机构补偿网络、半桥LLC电路关键功率器件进行选型与设计,并详细介绍系统控制部分硬件和软件的设计。硬件部分主要包括DSP控制器及外围电路、驱动电路、电流电压差分采样电路、辅助电源电路设计;软件部分主要包括相关系统初始化配置以及软启动、数字PID和电池负载三段式充电控制算法设计。最后,在Saber软件上对系统进行仿真,并验证系统全负载范围工作时,在发射机构采用定频控制,在接收机构通过调节半桥LLC电路工作频率,实现收发机构开关管ZVS和抗线圈偏移的可行性。通过HFSS三维电磁仿真软件对收发线圈等直径双层结构和大套小双层结构进行磁场分布仿真,并在搭建的实验样机上进行不同条件下的电池负载恒压恒流充电实验。通过采集系统关键实验工作波形,结果验证了本系统实验样机设计与理论分析的可行性和有效性。