在无线能量传输领域中,磁耦合谐振式无线能量传输(Magnetically-coupled Resonant Wireless Power Transfer,WPT-MCR)已成为最热门课题。作为一种高效率、高功率以及中远距离的无线能量传输系统,其应用领域及未来前景远远超出了感应式、辐射式无线能量传输。由于WPT-MCR系统的特殊性,对系统中的高频逆变电路、整流电路的要求更加苛刻。而且系统的输出功率受传输距离影响严重,距离太远或者太近都不能高效的传输电能。针对目前存在的问题,本文从高频逆变电路、整流电路以及谐振线圈等方面分别进行了研究,提出了设计和改进方法。本文分析了各类高频逆变电路的优缺点,基于电路复杂程度、较高的工作频率、输出功率、以及输出波形质量要求,选用E类功率放大器。并对E类放大器进行建模和参数优化设计。分析了元件参数对电路性能的影响,通过仿真验证了设计的正确性。同时对比了半桥、全桥整流电路的特性,改进了传统的半桥整流电路,并对稳压电容进行了参数寻优,降低了纹波、提高了整流性能。研究了谐振线圈尺寸对其自身谐振频率的影响。通过电磁仿真软件FEKO可以得到给定尺寸线圈的谐振频率。再结合线圈自感计算其分布电容,进一步计算高频逆变电路中各相关参数。通过对谐振线圈在不同位置下耦合分析,得出系统最佳耦合位置为同轴且平行摆放,并对其进行磁场仿真,以不同位置下接收线圈周围磁场分布强弱程度来判断耦合情况,验证了设计的正确性。通过对谐振线圈等效电路的分析,得出负载阻抗会对传输效率造成影响的结论。给出当互阻抗与输入阻抗相等时,系统有最佳的输出功率。通过对正向传输系数随距离变化的分析,得出系统频率分裂现象产生的根本原因是互耦系数过大的结论。进而给出抑制频率分裂的方法:一是提高传输距离直至系统进入临界耦合状态,这种方法虽然有效的抑制了频率分裂,但其互耦系数对传输距离十分敏感;二是通过非同类线圈耦合,该方法不仅能够抑制频率分裂现象,而且能够获得平坦的互耦系数,提高了系统输出功率的稳定性。通过对WPT-MCR系统的仿真,验证非同类线圈系统的最佳传输功率为相同线圈系统的1.5倍。