无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术是一种借助于空间无形软介质来实现电能传输的技术。该技术可有效解决传统电能传输方式所存在的不安全、不可靠、不便捷等问题,具有极大的市场需求和研究价值。现已问世的WPT技术主要有磁场耦合式、电场耦合式、电磁辐射式以及超声波式等,其中磁场耦合式的应用前景最为广阔,可用于消费电子、家用电器、医疗器械以及电动汽车等诸多领域。因此,本文选择研究的是磁场耦合式WPT技术,下文中的WPT均指磁场耦合式WPT。目前,限制WPT技术发展和推广一个主要问题就是系统效率较低。基于此,本文对如何提升和优化WPT系统的效率展开了研究,以期为推动WPT技术的发展添砖加瓦。本文的主要工作如下:1)为给后续研究提供理论基础,本文首先对WPT系统的特性进行研究。采用串联/串联（Series/Series,S/S）补偿的WPT系统（S/S型WPT系统）是最基本的WPT系统,故选其为研究对象。研究中,为了方便,采用了一种新的分析思路,直接以补偿电容值为变量对系统特性进行分析。经过分析主要得出以下结论:输出特性方面,电容补偿自感时,输入为电压源输出为电流源,输入为电流源输出为电压源,而补偿漏感时,输入为电压源输出为电压源,输入为电流源输出不具有电压源或电流源特性;输入阻抗方面,电容补偿自感时为纯阻性,补偿漏感时偏感性;系统效率方面,电容补偿自感时系统效率最优,任何补偿情况下系统均存在一个相应的最优等效负载电阻。所得结论的正确性最后通过了实验验证。2)对于S/S型WPT系统来说,电容补偿自感这种方式最为常用。采用自感补偿的S/S型WPT系统存在最大效率点,可通过最大效率点跟踪控制来提升其效率。为此,本文对该系统的最大效率点跟踪控制方法进行研究,提出了一种新的控制方法。该方法通过使原副边线圈电流成特定的比例来实现对最大效率点的跟踪,相比于现有方法,该方法更加简单,在实际应用中更有吸引力。该方法的有效性最后通过了实验验证。3)由于LCC/S补偿网络可使WPT系统具有一些独特的优良特性,近年来采用LCC/S补偿的WPT系统（LCC/S型WPT系统）受到了广泛关注。为提升LCC/S型WPT系统的效率,本文对该系统的效率特性进行了分析。分析时,本文考虑了补偿电感的等效串联电阻,还考虑了输入阻抗为感性的情况。通过分析发现,LCC/S型WPT系统也存在最大效率点,也可通过最大效率点跟踪控制来提升系统的效率。为此,本文还对LCC/S型WPT系统的最大效率点跟踪控制方法进行了研究,通过根据系统在最大效率点时所具有的特性,提出了一种新的控制方法。该方法可避免现有扰动观察法的一些缺点,具有较强的实用性。理论分析的正确性和所提跟踪控制方法的有效性最后通过了实验验证。4)WPT系统作为一种电源,通常需要能够实现输出稳压。在耦合系数和负载电阻均会变时,在系统中加入DC/DC变换器来实现输出稳压是一种常用的方式,但这样会降低系统的效率。为此,本文从补偿网络方面入手,提出了一种新型的三元件补偿网络。该补偿网络可有效降低WPT系统输出电压对耦合系数以及负载电阻的敏感性,使WPT系统在实现输出稳压的同时实现高效率。该补偿网络的有效性最后通过了实验验证。5)实际中存在一些应用场合,WPT系统中的耦合系数可固定不变。本文针对耦合系数不变的情况,推导出了S/S型WPT系统实现输出稳压时补偿电容参数需满足的约束条件,并通过分析该约束条件下补偿电容参数对系统特性的影响,给出了一种补偿电容参数的优化设计策略,以使系统在实现输出稳压的同时拥有尽可能高的效率。该部分理论分析的正确性最后通过了实验验证。