为了减小大容量三相交流异步电机全电压直接起动的大起动电流冲击和低功率因数对电机自身、电网以及同电网其他设备造成的影响和损害,本文设计并研制了一种具有无功补偿功能的电机软起动装置。本文通过查阅电机软起动技术和电机无功补偿的相关文献资料,比较了目前交流异步电动机的几种常用软起动方法,分析了各自的优缺点,最终选择了基于可变电抗的软起动方案,并针对这个方案的不足,提出无功补偿的解决方法。通过分析电机无功补偿的国内外研究现状和发展趋势,提出电机软起动过程中的无功补偿方案。根据无功补偿的要求,提出了具有无功补偿的电机软起动装置拓扑结构,分别从软起动和无功补偿两方面详细阐述了该装置拓扑结构的工作原理。其中,软起动采用基于可变电抗器的降压软起动,无功补偿则是根据功率因数来控制投切无功补偿装置来实现。然后,根据该装置拓扑结构完成了主电路、操作回路电路的设计,并确定了控制系统总体方案。依据该控制系统总体方案,对控制系统进行硬件选型。根据控制系统总体方案要求及硬件选型,完成了以PLC为控制器的硬件设计,包括开关量输入通道、开关量输出通道、功率因数检测电路及脉冲触发电路,并分析了工作原理。在控制系统硬件设计基础上,针对控制器西门子200PLC及编程环境STEP7-MicroWIN,完成了软件的设计。首先设计程序功能模块、故障报警和符号表,然后完成了PLC主要程序包括主程序、软起动子程序、无功补偿子程序及触摸屏软件程序的设计,给出了程序流程图和触摸屏界面。最后,根据本文的设计图纸研制控制柜样机一台,并在实验室搭建实验平台,对具有无功补偿功能的软起动控制柜进行了调试与试验研究。通过试验数据分析,电机采用八步软起动时,电机的起动电流大大减小,仅为额定电流的2～3倍,实现了起动过程中起动电流不高于3.5倍的定子额定电流。在无功补偿方面,投入无功功率补偿后,功率因数由原来的0.2～0.3左右提高到0.8以上,实现了起动过程中的无功补偿。