电力能源应用领域的飞速扩张,对电能传输的传输形式提出了越来越高的技术要求。无线电能传输技术作为一种安全方便的电能传输形式,完全摆脱了电力传输线缆的限制,极大的拓展了电能的应用领域,成为电能传输研究领域变革的重点突破方向。在无线电能传输诸多技术中,磁耦合谐振式无线电能传输技术具有传输距离远、传输功率高等显著的技术优势,成为该领域的研究前沿和研究热点。磁耦合谐振式无线电能传输技术在实际应用中仍然存在着补偿拓扑选择、系统恒流/恒压输出、耦合线圈形状优化设计等关键问题。针对这几类问题,本文做出相应的研究,其主要研究内容如下:针对系统补偿拓扑选择问题,本文提出了一种层次化解决方案,该方案首先基于电路理论对四种补偿拓扑进行系统建模;其次,构建系统输出功率、传输效率、负载电流与负载阻值、耦合系数、系统频率的参数关系表达式;然后,对多参数关系表达式进行理论分析和仿真验证,得出串-串(S-S)、并-并(P-P)、并-串(P-S)和串-并(S-P)四种补偿结构的传输性能;接着,对具有优越传输性能的串-串(S-S)补偿结构系统进行参数特性分析,利用极大值求导的方法得出系统最佳负载阻值和最佳耦合系数;最后,利用电路仿真验证所提方案的正确性。针对系统无法实现恒流/恒压输出问题,本文提出了一种基于新型LCC-P/S型补偿拓扑结构的解决方法。首先,对LCC-P和LCC-S的补偿结构进行电路系统建模;其次构建负载电流、负载电压、系统输出功率与系统其他相关参数关系的函数表达式;最后,通过仿真实验,验证了参数函数表达式的正确性。仿真实验结果表明,当补偿拓扑结构为LCC-P时,系统能够实现恒流传输出;当补偿拓扑结构为LCC-S时,系统能够实现恒压输出。针对耦合线圈形状优化设计问题,本文提出了一种基于形状耦合互感的优化设计方法。该方法首先构建不同形状耦合线圈的等效模型;其次,利用电磁理论推导出圆形-圆形、方形-圆形、方形-方形耦合线圈三种组合的耦合互感关系函数表达式;然后,对不同形状组合的耦合线圈在轴向位移、径向位移、空间旋转情况下进行电磁仿真;最后,得到相关参数与耦合线圈互感的变化关系,从变化关系分析可得,圆形-圆形组合耦合线圈具有更优的系统传输性能。此外,对耦合线圈的屏障介质特性进行分析,主要对比金属屏障介质与非金属屏障介质对传输性能的影响,并搭建了相关的实验平台进行实验验证与分析。