电阻加热应用中，相角控制产生的谐波太多怎么办？

在电加热应用中，电阻加热器通过相角控制SCR/三端双向可控硅电路供电，以改变所施加的电压/功率，从而保持所需的温度。Dhfednc

相角控制会产生大量谐波，导致线路干扰。Dhfednc

图1的电路提供了一种简单且经济高效的解决方案，同时不会引入谐波。该控制器会在中间跳过一定数量的电源周期，以改变加热器的功率。Dhfednc

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图1 电源周期跳跃控制器的电路原理图，该控制器在中间跳过一定数量的电源周期，以改变加热器的功率。Dhfednc

在这个典型设计中，以10个完整周期为基准。定时器U3(555)通过R2、R4和C1发出间隔为200ms的输出脉冲，这是50Hz交流电源的10个完整交流周期的宽度(对于60Hz电源，则为166.6ms)。通过调节电位器RV1，这些脉冲触发U4(555)单稳态的产生宽度在200ms内可调的脉冲。该脉冲串控制带有过零检测器U2(MOC3033)的光电三端双向可控硅开关，从而触发三端双向可控硅U1(BTA25-600BW)。三端双向可控硅开关元件在U4产生的“off脉冲宽度”期间导通。因此，这些导通周期允许指定数量的电压周期通过并施加在负载上。在“on脉冲宽度”期间，三端双向可控硅开关元件不导通并跳过电压周期。仿真波形如图2所示，跳过了两个完整周期，图3中则跳过了五个完整周期。Dhfednc

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图2 U3定时器输出(黄色)、U4定时器输出(蓝色)和加热器电压(粉色)的仿真波形。八个完整周期被施加在负载上，根据RV1电位器的位置决定跳过两个完整周期。Dhfednc

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图3 U3定时器输出(黄色)、U4定时器输出(蓝色)和加热器电压(粉色)的仿真波形。五个完整周期被施加在负载上，由另一个RV1电位器的位置决定跳过五个完整周期。Dhfednc

例如，如果RV1选择40ms宽度(对应于50Hz电源的2个完整周期)，则三端双向可控硅开关元件将不会导通2个电压周期，而将导通8个完整周期并传递到负载。这样就跳过了两个周期。此操作重复进行。因此，能通过跳过指定数量的电压周期来控制负载功率。由于传递到负载的交流周期是完整周期，也就可以消除不必要的谐波。Dhfednc

通常情况下，这种控制器是通过MCU和软件来实现的，而该电路的新颖之处就在于无需使用MCU就能实现相同的功能，从而使其操作简单，元件成本低廉。Dhfednc

最后，周期跳跃控制器的原型如图4所示。Dhfednc

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图4 周期跳跃控制器原型，该设备已经使用了几个月。Dhfednc

(原文刊登于EDN美国版，参考链接：Single phase mains cycle skipping controller sans harmonics，由Ricardo Xie编译)Dhfednc