2.1.4 橋式電路中的混沌現(xiàn)象

自從電學(xué)的知識系統(tǒng)建立以來，特別是自由電子發(fā)現(xiàn)以來，電學(xué)按照兩個方向發(fā)展：第一個方向是傳輸能量，對應(yīng)專業(yè)是電力工業(yè)，又稱強(qiáng)電；第二個方向是傳送信息，對應(yīng)專業(yè)是電子學(xué)專業(yè)，又稱弱電。本章主要討論弱電而不討論強(qiáng)電，這一節(jié)涉及強(qiáng)電，仍然按照弱電的思想予以敘述，核心是強(qiáng)電中的混沌問題且用弱電的方法予以驗證。

電力傳輸工業(yè)的發(fā)展歷經(jīng)一個多世紀(jì)，是第二次工業(yè)革命的核心，對于人類的科技發(fā)展至關(guān)重要，但是完備的理論體系建立至今只有二十幾年的歷史，并且還沒有得到很好的普及。

電力傳輸?shù)睦碚撆c實踐側(cè)重于兩個方面：一個方面是全局的電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性；另一個方面是局域的電力供應(yīng)穩(wěn)定性。后者的典型案例是交直流變換中不同類型的負(fù)載影響了整體電路的穩(wěn)定性，例如整流器件導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。整流設(shè)備的核心器件（如二極管、晶閘管等）將線性系統(tǒng)改變成了非線性系統(tǒng)，這是問題的關(guān)鍵。

1980年，林森在做二極管電路的非線性實驗時發(fā)現(xiàn)了其中的混沌行為[21]，他是最早有意識地發(fā)現(xiàn)電路中的混沌問題的科學(xué)家。

供電混沌電路之一是半波整流電感負(fù)載電路。半波整流電感負(fù)載電路只有兩個線性電路元件，驅(qū)動系統(tǒng)是正弦交流電壓，電路獨(dú)立物理量有三個：二極管兩端電壓、電感器兩端電壓與回路電流。在電子測量技術(shù)中最常用的是示波器，示波器只能測量電壓而不能測量電流，因此本電路電流測量方法是在回路中串聯(lián)一個阻值很小的電阻（稱為取樣電阻），將流過的其電流變成電壓供示波器測量，這個電壓首先使用兩個電壓跟隨器取出電壓，再經(jīng)過放大送到示波器，如圖2.27所示。

半波整流電感負(fù)載電路EWB軟件仿真結(jié)果如圖2.28所示。圖中所示的是相圖，橫坐標(biāo)電壓是信號源正弦波電壓，縱坐標(biāo)電壓是電感器上的電壓。由圖可見，該電路呈現(xiàn)混沌狀態(tài)。

供電混沌電路之二是半波整流RLC負(fù)載電路。將上面的負(fù)載電感器替換為電感、電阻、電容串聯(lián)的電路，則EWB軟件仿真結(jié)果如圖2.29所示。

供電混沌電路之三是橋式整流電路混沌，電路結(jié)構(gòu)是正弦交流供電-橋式二極管傳輸-電阻負(fù)載，EWB軟件仿真結(jié)果如圖2.30所示。

從正弦交流供電到橋式二極管傳輸再到電感負(fù)載混沌的EWB軟件仿真如圖2.31和圖2.32所示，分別是非自治電壓-負(fù)載電流相圖與非自治電壓-負(fù)載電壓相圖。