无线电能传输（WPT）技术与传统的传导式充电技术相比使用过程更加方便和安全。其中,电场耦合式无线电能传输（CPT）技术以其较好的偏移特性和较低的成本和重量等优点,逐渐成为WPT技术中的一个热点领域。具有电场谐振（EFR）补偿结构和六板耦合结构的CPT系统是一种常用的高性能CPT系统,但是相应的多电路参数优化设计问题一直是系统设计中的一个难点。因此本文以具有EFR补偿结构的CPT系统为对象,以提升系统整体效率为目标,对CPT系统的高维谐振参数优化设计方法展开研究。主要研究工作如下:从CPT系统的基本建模方法出发,研究了耦合结构和补偿结构的等效模型,以及谐振网络的构建方式。分析了耦合结构的等效电容模型和受控源模型,以及耦合电容参与谐振的方式,结合补偿结构的配置方式给出了谐振网络的可行方案以及相应的恒压/恒流输出特性。利用基波近似方法推导了CPT系统的常用等效线性谐振电路模型。根据电路结构,从谐振网络设计、硬件电路设计、开关器件选取等方面出发搭建了CPT系统实验平台并测试。为后续研究提供了理论和实验基础。针对CPT系统的高维谐振参数匹配问题,从数值优化角度提出了一种基于遗传算法的谐振参数全局优化方法。首先,基于CPT系统电路模型,构建了包括决策变量、目标函数、约束条件在内的CPT系统谐振参数最优化问题。然后以最优传输效率为目标,利用自适应遗传算法对谐振电路参数进行优化。根据优化参数进行了LTSPICE仿真验证,并在实验平台上进行了实验验证。结果表明利用遗传算法获得的最优参数可以有效提升系统的效率,但优化结果并未收敛到唯一的最优点,收敛性不足,有待通过物理方法的推导进行进一步解释和验证。针对数值优化算法结果复杂度高、可解释性差、收敛性不足的问题,提出了一种基于谐振无功最小的两阶段对称解析最优参数设计方法。首先,在第一阶段中优化互电容CS上的功率传输特性,得到系统参数优化需要满足的约束条件。根据得到的约束条件,大幅简化系统模型,降低系统参数优化的复杂度。然后,在第二阶段中优化整个系统的功率传输特性,从而得到优化之后的谐振电路参数。该优化方法的结果与遗传算法的优化结果具有很高的一致性,并且解释了遗传算法的结果具有分散性的原因。根据得到的优化电路参数,进行了LTSPICE仿真验证,并在搭建的实验平台上进行了实验验证。针对两阶段优化方法仅能解决对称结构参数优化的问题,提出了一种基于双端口激励无功功率相等的通用全局最优参数设计方法。根据线性电路系统特性,分析了由相互独立的双端口电源激励引起的无功功率的独立性以及传输功率与无功功率之间的约束关系。通过引入双端口电源各自激励产生的无功功率,将高维参数优化问题转化为二维变量优化问题,在极大地简化优化问题的同时,获取系统最优参数。实现了通用可解释的具有EFR补偿结构和六板耦合结构的CPT系统参数的最优化。根据最优电路参数,进行了LTSPICE仿真验证,并在搭建的实验平台上进行了实验验证。综上,本文针对CPT系统电路参数设计的最优化问题,分别应用数值优化方法和解析优化方法设计了具有EFR补偿结构的CPT系统的最优参数组合设计方法,分别通过仿真和实验验证了相关方法的正确性以及对CPT系统效率的提升效果,本文的研究也为其他结构无线充电系统的最优参数设计提供了有价值的参考。