从图2可见，在电机起动的过程中，随着转速的增加功率因数角有较大的变化，如图2中曲线b段所示。功率因数角随转速增大而减小。当转速达到额定转速时，功率因数角达到最小值。若电机达到额定转速后，电机运行于轻载或空载状态，则转速会进一步增加，如图2中a段曲线所示，此时功率因数角增大。

    2.2　软起动过程中的功率因数角特性
　 异步电动机的软起动器是一种电子式调压设备，即通过连续控制电压值进行各种起动、运行控制的，这就要求软起动器可以根据实际的工作状态，通过一定的控制策略连续、相对平稳的进行电压调节。由于电机是一个典型的感性负载，对电流有明显的续流现象，因此对电机这样的感性负载实现电压控制相对于阻性负载复杂的多。
    由于电机在软起动过程中获得的输入电压是一种斩波形式的非正弦电压，其电压、电流波形相对复杂。软起动过程中的电流波形如图3中曲线i所示。图3中α为功率器件的触发延迟角，φ为可测功率因数角，θ为电流断续角。曲线u为电源输入相电压，曲线i为电机定子侧相电流。

    图3中φ为可测功率因数角，也即是电机续流角，表明了电机对电流的续流情况。通过控制功率器件的触发延迟角α来改变电流断续角θ的量值，也就相当于控制了电机定子侧的电压值。由上图可得如下关系式：φ=α- θ （4）

3、异步电动机功率因数角闭环软起动器设计

    3.1　软起动器的整体设计

    3.2　系统控制单元设计
　 控制单元由80c196kc单片机及其外围电路构成。负责信号的检测、处理和系统控制。其特点是不仅运行速度快，而且有针对于电机控制的6个hso, 因此保证了软起动器软硬件设计的简洁、高效、廉价。控制单元的工作原理如图5所示。

3.3　系统软件的设计

    系统的主程序流程如图6所示。在主程序中首先检测三相电源输入是否存在断相、相序错误的问题。若无故障，进入系统起动控制。并于系统闭环控制期间不断检测系统状态，发现故障停机处理，并发送停机信号进行报警。

4、实验结果

    图7为晶闸管压降信号波形，图8为晶闸管的触发脉冲信号波形，图9为线电压的斩波输入信号波形，图10为功率因数角闭环控制的情况下，软起动过程中电机电流的变化过程。可以看出，在电机起动初期，电流较大，电机转速在逐渐上升，当转速达到额定值时，电流达到最小值，在起动过程中，电流变化平稳，没有出现振荡现象，软起动时的起动电流是其稳定运行电流时的2～3倍。图11为软起动过程中的转速波形，动态过程无明显波动，运行平稳。

5、结束语
　　
    本文设计了以功率因数角为反馈控制量的三相异步电动机软起动控制系统，通过监测功率因数角的变化，实时修正晶闸管的触发角，避免在电机起动过程中，由于电机端口输入电压的变化引起的电磁转矩振荡及电流振荡，能够保障电机电压按预期的规律进行调节。另外，电机功率因数角信息的获得，为电机的轻载节能运行提供了依据。