无线电能传输相比传统导线电能传输,具有安全性、灵活性和耐用性等特点,在人们的日常生活和工业生产中得到广泛应用。但目前无线电能传输多应用在小功率近距离传输场合,在中功率远距离多介质应用场景的研究较少,且针对无线充电系统自动调谐同时实现稳压输出存在技术空白。本文以磁耦合谐振式无线充电系统设计及其控制策略为研究对象,针对系统的能量传输特性、硬件电路系统和软件控制策略进行重点研究,设计出可应对各种复杂工况变化和不同介质环境的无线充电样机,实现系统自动调谐的同时,保证以较高传输特性稳定供给负载充电。论文的主要研究内容如下:（1）利用等效电路理论建立无线充电系统数学模型,分析系统能量传输特性并进行电磁线圈优化设计。分析四种基本补偿拓扑结构的工作特性,重点比较串串和串并两种结构,利用控制变量法分析系统工作频率、耦合系数、负载阻值等因素对系统传输特性的影响,综合考虑选用串并谐振补偿拓扑结构;利用Maxwell电磁仿真软件对线圈进行建模仿真,从线圈形状、磁芯结构和导线参数等方面对发射和接收线圈进行优化设计,设计出的线圈品质因数达到623.39,实现系统发射端到接收端的能量高效无线传输。（2）针对谐振补偿和逆变电路分离导致系统体积过大问题,设计半桥逆变谐振电路。将线圈电感补偿电容作为逆变电路后级电容,有效简化了硬件电路,在降低电路控制难度的同时实现系统电能的高效转换,利用电路仿真和实验测试验证其设计合理性。（3）分析无线充电系统失谐机理,研究自动调谐和稳压输出策略。发射端采用基于数字锁相环的频率跟踪技术实现系统自动调谐;接收端加入PID控制器保证稳定负载输出,针对PID控制器参数难以整定问题,加入粒子群智能算法依据其寻优准确快速等特点,实现PID控制器参数的自整定,与传统控制器相比系统稳态性能得到较大改善,调节时间减低0.65s,稳态误差下降1.04%,保证系统稳定输出。（4）构建MCR-WCT系统多介质应用场景实验平台。对所设计无线充电样机的硬件电路波形、信号采样精度和通信质量进行测试,实验分析系统在不同工作条件下的输出特性,验证了软件控制策略的有效性,能够保证系统正常稳定工作。实验分析MCRWCT系统样机在泡沫、木板、瓷砖和水等不同介质环境下的输出特性,实验表明无线充电样机在不同介质环境下最高输出功率稳定在1k W以上,传输效率高达90%,表明系统能够适应多介质环境实现高功率稳定输出,具有较大实际应用价值。