此电路基于基本的绝对值电路，增加了滤波电容C1，将交流信号的绝对值变为平均值；合理设计R5的阻值，将平均值变为有效值。

相位检测电路如图3所示。

电压信号VA和电流信号IA经与微电平信号REF比较，取得电压和电流信号的正半周；经RC滤波后由信号“或”电路，形成含有功率因数角的信号；由单片机去除其中的电压半周期，即得功率因数角。

单片机控制板部分基本电路如图4所示。

TLC0834是4路8位A/D转换器，采集1路电压和3路电流信号；TLC5615是10位串行D/A，将控制量变为模拟电压信号，去控制可控硅交流调压；X25045是含WDT和EEPROM的多功能电路，负责单片机系统的安全监视和重要参数的保护；SN75176是RS485接口，实现连网监控。

4 软件设计

单片机软件采用C51语言编程，C51与汇编语言相比，有编程效率高、代码易维护等优点。程序主要由键盘与显示监控部分、串行接口芯片驱动部分和信号采集与实时控制部分组成。

串行接口芯片驱动部分，主要是根据芯片厂商时序图，以单片机的I/O口模拟串行口，以实现对串行芯片的读写操作。本课题由于单片机I/O较多，各个芯片采用单独的I/O信号。

信号采集与实时控制部分，以实时时钟为基准，采集电压电流信号对系统的安全进行监视。采集功率因数信号与最优值比较，以PI控制算法进行运算，适时发出控制指令，对电动机进行调压，使其运行于高效率状态。

5 系统调试

在系统调试过程中，我们发现并处理了如下几个问题。

①电动机可控硅交流调压的稳定性问题。由于电动机是大电感性负载，在按外三角接法时最好采用半控形式。其中的数据管发挥了吸收谐波的作用。要使用全控形式，最好采用内三角形式。该接法中各个绕组单独供电，绕组之间不会产生相互干扰。

②三相调压移相触发板的器件选择问题。3个积分电容的值必须相互一致，误差在1%以内，调制电容C7的值不能太大，耦合电容C1、C2、C3亦不能太大，不然会使电路不能长期运行，或出现三相的不平衡。

③节电控制器的最佳功率因数设定问题。最佳值一般在0.85附近，风机可以设定在0.9附近，针对不同电机而稍有不同。如果超出了此范围，则属不正常现象。因为电动机从理论上有一个在75%～80%负载率附近的最高效率点，若电动机老化而无此特性，则节能不能成立。应用中必须注意此原则。

6 结论

本电机节能控制器除了具有功率因数控制节能功能外，还实现了软启动、断相保护、过流保护、过热保护等功能。经用户测试表明，该电机节能控制器设计合理、运行可靠、节能效果明显。