磁耦合谐振式无线输能系统理论设计上可在临界耦合的一段区间内达到高效率能量传输, 但还存在远距离弱耦合区效率急剧衰减, 近距离强耦合区出现谐振频率分裂现象的问题。为此, 仿真并设计制作附有铁氧体磁芯的平面螺旋耦合线圈, 在传输系统中做频率跟踪调谐, 使传输距离在强耦合区变化时, 依旧保持系统高效率传输。测试表明, 整个系统可实现传输距离在 5~20 cm变化时, 都能保证无线输能效率高于 80%。

理论上磁谐振无线能量传输可以做到很高的效率，然而在实际情况下由于各种各样介质的影响，实测效率与理论值难以保持良好的一致性。为了解决实测效率与理论效率偏差较大的问题，提出了基于等效电路模型的 非铁磁性介质中的磁谐振无线能量传输系统。从计算与仿真角度分析了不同介质的对线圈阻抗与谐振频率的影响，且计算与仿真结果吻合良好。提出了介质中高效率系统的设计步骤，优化后仿真结果表明可以提高 30%以上 的效率。

采用四线圈并联谐振的磁耦合单元，设计了高效率磁耦合谐振式无线传能系统。分析了四线圈磁耦合单元在品质因数和可调节性的优势，结合多物理场仿真软件 COMSOL和电路设计软件 Multisim，对设计的磁耦合谐振式无线传能系统中磁耦合单元和发射电路单元进行了混合仿真。无线传能系统中源线圈和负载线圈设计为半径 9 cm的单匝线圈，发射线圈和接收线圈为半径 13 cm的 4匝线圈组，发射和接收线圈距离为 40 cm(1.5倍线圈直径)。测试表明，该系统的谐振频率为 4.78 MHz，系统从直流输入到交流输出的无线传能效率达到了 96.7%。

利用磁场在谐振线圈的共振耦合, 磁耦合谐振式无线传能技术可以提供中等距离和功率的传输。当收发回路耦合系数较高且处于过耦合状态时, 系统发生频率分裂现象, 激励源频率成为制约传输功率的重要因素。由于收发线圈之间的距离具有随机性的特点, 负载接收功率和额定功率难以恰好匹配。为了提高能量的传输功率及其稳定性, 经过系统建模和理论分析发现, 可以采用罗耶振荡电路对最大传输功率频点进行实时跟踪, 基于反馈链路的功率控制也是实现功率匹配的有效手段。实验结果表明, 采用罗耶振荡器和前端升压电路顺利完成无线传能系统的频率跟踪和功率控制, 实现在12 cm距离内5 W功率的稳定传输, 从而验证了能量传输过程中优化控制的有效性。