无线电能传输技术以其安全、便捷等优点,在手机、电动汽车等领域受到越来越多的关注,其中的拓扑补偿结构设计是提高系统性能的关键.而补偿网络的研究多年来均采用线性理论和线性分析方法,在设备的安全性、鲁棒性、偏移容忍度等方面不能令人满意。针对上述问题,提出一种非线性拓扑补偿结构,建立了基于T参数矩阵的电路模型;使用有限元分析软件对其进行场路耦合瞬态仿真,解决了由于非线性模型难以得到解析解的难题,仿真计算出了磁性材料在非线性饱和状态条件下,系统的输出电压随负载和耦合系数变化的情况;综合理论分析与仿真实验结果,设计出了带有非线性补偿拓扑结构的无线电能传输实验系统。实验结果表明:该非线性拓扑补偿网络在输出负载剧烈变化、耦合系数k剧烈变化的情况下,输出电压基本稳定,其潜在性能表现有望超过现有线性拓扑结构。