感应加热（Inductiveheating,IH）系统与基于化石燃料的加热系统相比,具有安全、高效、快速加热、卫生等优点,是理想的加热方式。其中,基于单管谐振逆变器的IH系统因为结构简单,可实现零电压开关（Zero voltage switching,ZVS）,能满足家用IH领域的高性价比、高效率及高可靠性要求,已成为主流方案。目前,单管IH系统存在感应效率较低、非铁磁性锅具适应能力弱问题。本论文将研究如何提高单管IH系统的感应效率和非铁磁性锅具适应能力。单管IH系统中的线圈-锅具模块作为核心元件,其等效阻抗值决定了感应效率与器件应力。特别是非铁磁锅具,存在着极低感应效率与过高器件应力的问题。一定程度的高频化可增强线圈-锅具的等效阻抗值,从而提高感应效率并降低器件电流应力;但高频化的等效阻抗将不符合逆变器的要求值,又会造成硬开关及电压应力升高等问题。因此,论文提出一种自耦式单管IH系统,通过系统级的等效电路分析,说明调整耦合子线圈匝数可自由调节线圈-锅具模块的等效输入阻抗值,从而使逆变器设计与线圈-锅具模块设计相互独立。这样,可同时优化逆变器工作特性与线圈-锅具模块的感应效率。对于逆变器,分析了其ZVS条件、器件应力与线圈-锅具等效输入阻抗间的定量关系,确定了输入阻抗要求值;对于线圈-锅具模块,利用麦克斯韦方程组与磁阻分析方法建立了等效阻抗模型,为其参数设计与感应效率优化提供了理论支撑。基于上述分析,本文对所提IH系统进行了系统级的参数优化。优化方案针对感应效率、线圈盘成本设计了线圈盘匝数与工作频率,并根据功率、器件应力指标设计了其他电路参数。实验结果表明,所提IH系统可以2269 W、99.26%的感应效率加热不锈钢锅,以932 W、90.46%的感应效率加热铝锅,大幅提升了感应效率与非铁磁锅具适应能力。此外,为满足未来IH系统对高效率与高功率密度PFC的需求,本文还研究了氮化镓临界导通图腾柱无桥PFC,并提出一种新型控制方案。该方案通过模态分析确定了数字控制策略,并切断了电感电流反向通路,以此消除电流过零平台与反向电流尖刺。同时,结合损耗分析,优化设计了同步整流管的延长导通时间与电路参数,大幅降低了电感电流幅值与器件损耗。实验结果证明PFC峰值效率可提升到99.10%。