近些年以来,无线电能传输技术的发展十分迅猛。然而,该技术还处于起步阶段,许多理论和实验研究还比较欠缺,相关模型的研究还不够完善。本文从印刷螺旋线圈(printed spiral coils,PSCs)的设计出发,建立了一套完整的设计体系,从系统的建模、性能优化、电路仿真以及实验的验证等方面证明了基于印刷螺旋线圈的无线电能传输系统的可行性。作为无线电能传输系统的重要组成部分,接收与发射线圈是无线电能传输系统的重要组成部分,它的性能直接决定了整个系统传输效率与功率传输能力等关键因素。本文首先从线圈设计出发,在印刷电路板上进行谐振线圈的设计。为增强线圈间的磁场强度,提出一种针对谐振型无线电能传输系统的串联式印刷螺旋线圈结构,串联后的线圈可显著提升自身电感量及互感强度以满足系统对传输功率以及传输距离等指标的需求。考虑到成品印刷螺旋线圈的参数修改较为困难,预先确定线圈的电感参数就尤为重要。为此,本文研究出了一套计算线圈电感量的方法,并通过与有限元仿真模型仿真结果和实际线圈测量结果进行对比,验证其可靠性,可为系统设计提供参考依据。为延长系统传输距离,本文重点研究了基于三线圈的无线电能传输系统,分析比较了现有常见的无线传能系统的建模方法。针对现有研究中三线圈系统的建模研究的一些问题,从两线圈传统的T型等效模型出发,提出了一套新的基于三线圈的系统电路输入—输出模型。该模型由系统基础推导方程演化而来,能比较准确地反映系统输入—输出量的关系,可作为设计的参考。并且基于此模型,本文还研究了三线圈系统输入电流中的谐波问题,该问题可能会引起系统性能的下降。就系统传输效率而言,三线圈系统并非具有天然的优势,若系统设计不当,相较于两线圈系统,三线圈系统的传输效率也许会更差。因此,为保证三线圈系统性传输效率优于传统两线圈系统,本文提出了一套系统设计准则。基于此准则进行系统设计可保证三线圈系统的效率优于两线圈。此外,还研究了系统效率与系统多个参数的之间的相互关系,论证了基于印刷螺旋线圈的三线圈无线传能系统的合理性。最后,本文采用新型宽禁带GaN器件设计了系统的变换器,基于FPGA搭建了实验装置。实验结果验证了本文设计的基于印刷螺旋线圈的无线电能传输系统可应用于无线传输领域,仿真和实验结果也进一步验证了所提出的模型和理论分析的正确性。综上所述,本文从线圈设计,到三线圈系统电路模型的建立与分析,再到三线圈系统特性的优化,建立起了一套完整的基于印刷螺旋线圈的三线圈无线电能传输系统。