随着电力电子技术的日益发展,非接触式能量传输(CPT)技术得到了显著的进步。其高度的灵活性与良好的传输效率使其被广泛应用于人造移植器官、电动车充电和水下供能等领域。尤其是为水下设备供能时,CPT技术能解决传统接触式传电技术中会遇到的接口磨损、接口腐蚀和漏电等问题,因此CPT是一个十分具有发展前景的新技术。而且由于与设备之间进行监控控制等需求日益显著,CPT技术与通信技术的融合也愈发地引人注目。CPT系统通常采用电感线圈耦合结构,被称为电感式能量传输(IPT)系统。该结构通过耦合线圈实现以磁能为过渡的无线电能传输,同时使电源端与负载端之间实现电气隔离。传统的IPT技术传输采用双线圈谐振结构,即一种通过电容补偿使初级次级线圈所在的回路在工作频率上谐振,从而达到提高IPT系统传输效率这一目的的结构。但是双线圈谐振IPT系统只能在特定的负载处发挥作用,负载一旦变化,系统的输出特性就会改变。当耦合线圈发生频率分裂现象时,双线圈谐振结构不能输出最佳的效率。另外,虽然目前已有在IPT系统中加入通信模块的方案,但并不能同时保证能量与通信的质量。针对上述的问题,本论文在下列三个方面进行了研究探讨和验证实验。首先,本文从双线圈谐振结构出发,分析了IPT系统中四种补偿方案对系统电压增益与传输效率的影响。通过比较后选择了初级串联和次级并联的补偿方案,在考虑线圈耦合系数的情况下推导系统的输出特性,得到了具有负载无关特性的电压增益和传输效率的补偿设计方法。该方法即使在系统产生频率分裂现象时也能保证最优的传输效率。并对此设计进行了仿真建模和实验装置搭建,通过仿真和实验结果验证了此设计方案的有效性。其次,在输出增益和传输效率与负载无关的IPT系统的基础上,进一步探讨了水下工作环境中的能量与信号协同传输技术。从线圈的结构和电参数特性分析得到耦合线圈的等效模型,再通过仿真得到水介质对耦合线圈的影响,根据仿真结果建立等效模型进行系统设计。并且进行了相应的实验去验证上述仿真结果,得到海水介质对IPT系统传输效率的影响。最后,本文提出了一种基于上述IPT系统的通信模块耦合方案,能够实现通信功能的同时维持原IPT系统输出对不同负载的稳定性。并且相比传统的通信耦合方案,提出的方案有效地降低了能量载波和通信信号之间的相互干扰。在仿真平台中搭建了耦合系统的模型并进行仿真,从系统频响特性、通信波形、IPT系统的输出特性和在频率分裂现象中的性能等仿真结果中对系统设计方案进行了验证。