多中继无线电能传输WPT（wireless power transfer）系统可通过切换系统工作频率的方式实现恒流或恒压输出，以满足不同的用电设备需求。当系统运行在恒压工作频率时，存在部分线圈及谐振电容端电压骤增的现象，可能造成安全隐患。针对该问题，提出一种基于分段补偿的多中继WPT系统耦合机构及补偿电容的改进设计方法。首先，研究了三线圈WPT系统的补偿电容端电压与输入直流电压的电压比随工作频率的变化情况。其次，研究了分段补偿原理，并定义了多中继WPT系统线圈端电压指标作为分段数选择的重要参照标准。最后，搭建了基于分段补偿的三线圈WPT系统实验平台。实验结果表明，分段补偿方法能有效降低谐振电容端电压，提高系统的可靠性与安全性。