用单台变频器拖动多台电机变频运行,进行恒压供水自动控制,是诸多供水企业所面临的技术难题。变频器的输出切换问题,目前尚未得到足够的重视,若直接采用硬切换方式,不仅达不到变频软起动的目的,而且会产生严重的后果。特别是大功率电机,直接切换会产生极大的危险性,对电机、电控设备和电网都会产生很大的冲击和破坏。本论文针对大功率电机变频转工频存在的问题,对变频器输出切换问题进行理论分析和实现方法研究,具体研究如下:1、根据感应电动机的定子电压方程和相量图,对大功率电机变频转工频进行了静态分析,探讨了工频电源和变频器输出电源相位不一致对切换过程的影响。分析结果表明大功率电机在切换时,输入输出电压的初始相位相差越小,电流冲击越小。2、对大功率电机变频转工频进行了动态分析,建立变频器输出切换的数学模型,探讨了数学模型的求解方法,并进行了系统仿真。根据交流电机的电感矩阵具有时变性的特点,定子采用αβ坐标系,转子采用变换到定子边的d q坐标系,建立数学模型,这样电动机的电感矩阵和旋转电感矩阵均为常数,能够实现“解耦”并且“元素常数化”。再将四阶龙格-库塔方程进行改编,采用变频器输出电压和工频电压不同的初始相位之差,对切换过程进行系统仿真。3、基于变频器输出切换的理论分析,探索大功率电机变频转工频的实现方法。设计和制作了鉴频鉴相器,其中利用单片机检测和跟踪变频器输入输出电压的相序、相位和频率的差异,当两者的相序、频率和相位完全一致时,利用PLC进行电机变频转工频的切换。对锁相环原理进行了理论分析,并利用锁相环对锁相过程进行了仿真。4、变频器输出切换的试验研究。首先在实验室利用鉴频鉴相器、PLC模块和小功率电机进行切换实验,然后在工业现场对大功率电机进行了电机变频转工频的切换试验。试验结果表明:当变频器输出电压和工频电压相位尽量接近一致时进行切换,能够有效地减少冲击电流,此时切换电流约为额定电流的1.5倍。因此,在频率和相位一致的瞬间进行变频器的输出切换,能够有效地减少或者消除大功率电机启动时的电压电流和机械冲击,保护电机设备设施和电网,具有很强的实践推广价值。