什么是谐振

中国的振动力学泰斗闻邦椿先生在其著作《振动利用工程》中，将电磁振荡列入其中，那是因为电磁振荡和机械振动的研究公式都是二阶微分方程。在机械力学中，振动力学就是王冠上的钻石，学习上有很大的难度，但中国的振动学研究得很好，否则，中国的航天工程就进行不下去。而中国的电磁振荡却研究的不怎么样，甚至在基本慨念上是一塌糊涂，贻害科学，误人子弟。

什么叫“谐振”，在《简明电路分析基础，李翰荪》p531说“含有两种不同储能性质元件的电路，在某一频率的正弦激励下，可以产生一种重要的现象——谐振（resonance）”。“对含有电容和电感的正弦交流电路，当输入阻抗为纯电阻、亦即输入电压，电流同相时，称该电路处于谐振状态。”

Resonance，在1978年出版的《英汉技术词典》p787页的解释是（1）共[谐]振，共鸣；（4）反响，回声。

在机械力学里，共振有可以利用的一面，也有令人恐怖，避之不及的一面，最著名的就是很久很久以前，一队士兵（有说是刻板的德国士兵）操着正步通过一座大桥，结果导致大桥和士兵一起掉到河里。

李翰荪先生已经对谐振做出了准确的定义了，《电路分析》应该是电学类专业的基础理论吧，看看在实际工程应用领域的谐振应用是否符合这些条件呢？

本人才疏学浅，但据我所知，只有收音机、电视机里的选频电路和感应加热的电子管高压振荡符合谐振的条件，其电路是交流电路，电路里的半导体器件（或电子管器件）是工作在特性曲线的放大部分，又称放大电路。而串联（并联）谐振中频电源以及LLC串联谐振变流器，其半导体器件在上世纪70年代叫开关器件，由开关器件组成的电路叫开关电路，开关电路的激励是直流电，器件是工作在特性曲线的两个极端，截止和饱和。放大电路是对信号进行放大；而开关电路是在开关的（有规律的）控制之下，将LRC电路对恒输入（直流）的响应曲线（片段），拼接成设定的曲线，他们的工作原理是有本质的区别的，岂能混为一谈。无线电技术中谐振是正确地、广泛地应用的成熟技术。

本人几年前也在电源网上写过LLC串联谐振的文章，至今再看背上直冒冷汗，羞愧之至。虽然知道哪里不对，但要说清楚问题，水平不够，殊属不易。经过几年学习，自认为可以说清楚问题了，写出来与大家共享。

振动学人才辈出，专著极多，很容易找到。而本人在写电磁振荡的基础书籍中找到李翰荪先生在不同时期出版的三本《电路分析》，时间跨度30多年每本书的名字都不一样，最近在网上浏览了一下，发现几十年来《电路分析》内容基本没有变化。

比较振动理论和二阶电路理论，方程式是一样的，特征方程一样。振动理论有固有频率，二阶电路理论有谐振频率；振动理论特征方程有2个根，而二阶电路理论特征方程的2个根被称为电路的固有频率。

振动理论就是一个体系，共振只是振动的一个特例。

《电路分析》没有将谐振放在二阶电路里研究，而是放在频率响应里讨论，将体系割裂开来，为误会创造了条件。

振动理论研究的是振动系统对激励的响应，二阶电路理论是LRC电路对输入的响应。从本质上讲，谐振就是LRC电路对正弦输入的响应。

目前所看到的串（并）联谐振变流器，LLC变流器都是应用了谐振的计算公式，因为它比用动态方程，二阶微分方程简单，容易上手。实际上是错误的，但要论证它要说许多话，要写专著，这里仅举一小例。

《现代感应加热装置》潘天明在p51上说“显然，谐振时由电源输入的电流很小，而各支路的电流却很大，为电源输入电流的Q倍。因此，常称此谐振为电流谐振。”但在并联型中频电源电路中，LRC并联的槽路外接的电源是直流电源，而不是交流电源。以最简单的单管IGBT电磁炉——所谓并联谐振电路分析，在IGBT导通时，从电源流出的电流流进两个支路——电容支路和电感支路，而且电容支路在IGBT开通之初的浪涌电流只取决于电容支路的电阻，而此电阻值极小，以致电容支路电流极大，远超过IGBT所能承受，这就是电磁炉容易损坏的基本原因。很显然与《现代感应加热装置》所说的绝不相同。

再回头，看词典对Resonance的解释是（4）反响，回声。与二阶电路理论的响应应该是一致的。现代电力电子技术是舶来的技术，翻译成“谐振”十分的高大上，响应——那是什么？翻译讲究的是：信、达、雅。信就是要忠实表达原意，差之毫厘，缪就千里了。

舶来的伪劣串（并）联谐振技术一直在统治着中国的中频电源，因为不是中国人的原创，国人奉为经典，言必称技术来自国外。笔者不知道外国是不是这样，如果是这样那么不仅是中国科技界的耻辱，也是世界科技界的悲哀，几十年来就没有人认识到么？

更上一层楼的是LLC串联谐振变流器。

振动学里有单自由度振动，也有多自由度振动。光是单自由度振动就十分复杂，多自由度振动更是令人望而生畏。LLC似乎是电磁振荡中的更复杂的振荡技术——教科书没有，但是看看他们仍然采用谐振理论解决问题，就可以知道这也是个伪技术了。

所谓的LLC串联谐振变流器并不工作在振荡状态，而是工作在直流斩波状态。在LLC串联谐振变流器使用的开关元件为IGBT和MOSFET，按《IGBT和IPM及其应用电路》P31所说：“标准IGBT1禁止接到反向电压”，因为标准的IGBT并不具有反向阻断能力，MOSFET也不具有反向阻断能力，而振荡型的电路在运行过程中加在开关元件上的电压是会换向的，因此要承受反向电压IGBT和MOSFET就要串联上一支二极管。IGBT的饱和压降本来就大，MOSFET的导通电阻不小，再加上串联二极管的压降，如果是小电流的应用，其串联总电阻和振荡电路的特征阻抗相比较小，影响不算大。但是见有人将IGBT用在大功率的半桥串联谐振中频电源中，在大功率的振荡电路中，其特征阻抗较小，开关器件的导通电阻和它相比已经不能忽略了，开关器件的热损失会很大其能承受很大的热应力吗？LLC串联谐振变流器也没见串联有二极管啊。本人认为，LLC实际上就是技术大忽悠，看看各个集成元件厂商的技术文件，无非就是为卖元件制造噱头。