《交流调速技术》大纲.docx

交流调速技术课程教学大纲课程编码：15011453 课程类型：学位任选课 总学时：48 学分：3第一部分 相关说明一、课程的性质和任务交流调速技术课程是电气工程专业的一门应用性专业课程。课程的主要任务是：结合变频器行业的最新发展情况，通过理论教学、实验、实训，使学生具备应用和维护维修各种变频器控制系统的基本能力；教会学生利用网络搜索技术资料的方法，使学生具备应用技术资料解决现场问题的能力；在授课过程中培养学生认真的工作作风和严谨的工作态度，树立学生的岗位责任意识；培养学生科学的思维方法和综合的职业能力，以适应职业教育发展的需要。二、课程的基本要求1、掌握变频器的内部结构理论和各类外端子的功能，为正确安装、设置变频器及故障分析打基础；2、深刻理解通用变频器各类功能的含义和作用，为正确设置功能参数打基础；3、掌握1个品牌变频器的基本操作方法，了解4至5种类型变频器的功能参数码特点和操作方法。4、能够根据工程需要设计、安装、调试及改造教简单的变频器控制系统；5、具有将相关课程(电气控制、PLC、单片机、触摸屏等)知识融合在一起，综合应用自动控制系统的能力。6、 具有变频器控制系统日常维护及故障诊断的基本能力，能够诊断出故障类型（软件设置故障、主电路硬件故障、控制电路故障），能对软件类故障进行修复，能对主电路故障进行准确判断并分析故障原因，能对控制电路的故障范围进行诊断；7、 具有根据实际设备搜索、查阅变频器相关技术资料，并利用技术资料学习相应变频器知识和操作、解决现场问题的能力。8、具有根据设计资料、调试过程编写技术文件的能力。9、 认真的工作作风和严谨的工作态度，具有明确的岗位责任意识；10、具有科学的思维方法、创新精神、实践能力和继续学习新技术的能力。三、教学方法与重点、难点教学方法：课堂讲解，实时分解演示，随堂实践。重点：该课程重点为变频器的使用，通过理论教学、实验、实训，使学生具备应用和维护维修各种变频器控制系统的基本能力。难点：变频器的使用、变频器参数的设置。四、本课程与相关课程的联系本课程的先修课程为：电力电子技术，自动控制原理，电机及拖动，模拟电子技术，数字电子技术，电路等。五、学时分配总学时：48学时，其中理论教学时数为38学时，实验教学时数为10学时。章（节）内容讲课学时实验学时总学时第1章 概述 44第2章 变频器中常用的电力电子器件66第3章 变频器的基本结构与原理88第4章 变频器的控制方式426第5章 三菱FR-700系列变频器的使用 426第6章 西门子MM440变频器的使用426第7章 变频调速系统的设计、安装与维护628第8章 变频器综合应用224合计381048六、考核方式1、考核方式：笔试（闭卷）。2、成绩评定：平时成绩（测验及作业等）占30%，期末考试成绩占70%。七、教材与参考书1、使用教材：钱海月 王海浩 主编变频器控制技术电子出版社，2013.92、主要参考书：1. 张燕彬 主编 变频器调速应用实践北京：机械工业出版社，2000。2. 王建 主编 西门子变频器入门与典型应用北京：中国电力出版社，2012。第二部分 课程内容第1章 概述(4学时)一、本章的教学目的和要求本章教学要求: 了解电气传动系统的概念；掌握通用变频器的结构和工作原理。本章重点: 电气传动系统的工作原理和负载特性；变频器的概念、特点和分类；通用变频器的结构和工作原理。本章难点: 电气传动系统的负载特性；变频器的概念；通用变频器的结构和工作原理。二、教学内容1.1 电气传动系统概念1.1.1 电气传动的概念和类型1.1.2 电气传动的组成结构和作用1.2 电气传动系统的工作原理 1.3 电气传动系统的负载特性1.3.1 恒转矩负载特性1.3.2 恒功率负载特性1.3.3 二次方律负载特性 1.4 变频器及其特点 1.4.1 变频器的概念 1.4.2 变频器的特点 1.5 变频器的分类 1.5.1 按供电电源电压等级分类 1.5.2 按控制算法分类 1.5.3 按用途分类 1.5.4 按变换方法分类 1.6 通用变频器的结构和工作原理 1.6.1 通用变频器的结构 1.6.2 单项逆变工作原理 1.6.3 三相逆变工作原理 1.6.4 SPWM逆变工作原理第2章 变频器中常用的电力电子器件(6学时)一、本章的教学目的和要求本章教学要求: 通过本章的学习，熟悉和掌握通用变频器的频率给定功能、异步电机的启动和加速功能、异步电机的制动和减速功能；掌握制动电阻和制动单元。本章重点: 通用变频器的频率给定功能、异步电机的启动和加速功能、异步电机的制动和减速功能；制动电阻和制动单元。本章难点: 通用变频器的频率给定功能、异步电机的启动和加速功能、异步电机的制动和减速功能；制动电阻和制动单元。二、教学内容1、教学内容2.1 通用变频器的频率给定功能2.1.1 模拟量频率给定功能2.1.2 数字量频率给定功能2.1.3 频率限制功能2.2 异步电机的启动和加速功能2.2.1工频启动和加速2.2.2 软启动器启动和加速2.2.3 转子串联电阻启动和加速2.2.4 变频启动和加速2.3 异步电机的启动和加速功能2.3.1 自由制动和减速2.3.2 变频制动和减速 2.3.3 变频加直流制动和减速2.4 制动电阻和制动单元 2.4.1 能耗电路的作用与工况 2.4.2 制动电阻的选择 2.4.3 制动单元的基本原理2、【实验一：变频器的面板操作与运行】实验项目简介：利用变频器的操作面板和相关参数设置，即可实现对变频器的某些基本操作如正反转、点动等运行。变频器面板的介绍及按键功能说明详见本书任务变频器的调试，具体参数号和相应功能参照系统手册。实验目的：（1）熟悉变频器的面板操作方法。（2）熟练变频器的功能参数设置。（3）熟练掌握变频器的正反转、点动、频率调节方法。实验学时：2学时实验内容：通过变频器操作面板对电动机的启动、正反转、点动、调速控制。 实验方式与注意事项：必须首先熟悉变频器面板操作。实验预期效果：全部学生应能够独立完成参数设置及运行。第3章 变频器的基本结构与原理(8学时)一、本章的教学目的和要求本章教学要求: 熟练掌握变频器的电气链接；熟练掌握MM420变频器的使用。本章重点:MM420变频器的特点和电气链接；MM420变频器的使用；MM420变频器参数的设置。本章难点:MM420变频器参数的设置。二、教学内容1、教学内容 3.1 MM420系列变频器的特点及电气链接 3.1.1 MM420系列变频器的特点 3.1.2 电源和电动机的电气链接 3.2 MM420系列变频器的基本调试 3.2.1 MM420系列变频器的结构方框图 3.2.2 用状态显示板进行调试和操作 3.2.3 用基本操作版进行调试 3.3 MM420系列变频器的使用 3.3.1 频率设置值（P1000） 3.3.2 命令源 3.3.3 停车和制动功能 3.3.4 控制方式 3.4 MM420系列变频器的系统参数 3.4.1 系统参数简介 3.4.2 参数概览 3.5 MM420系列变频器的主要参数表 3.5 1 快速调试 3.5.2 参数的说明2、 【实验二 变频器的外部运行操作】实验项目简介：变频器在实际使用中，电动机经常要根据各类机械的某种状态而进行正转、反转、点动等运行，变频器的给定频率信号、电动机的起动信号等都是通过变频器控制端子给出，即变频器的外部运行操作，大大提高了生产过程的自动化程度。实验目的：（1）掌握MM440变频器基本参数的输入方法。（2）掌握MM440变频器输入端子的操作控制方式。（3）熟练掌握MM440变频器的运行操作过程。实验学时：2学时实验内容：用自锁按钮SB1和SB2，外部线路控制MM440变频器的运行，实现电动机正转和反转控制。其中端口“5”（DIN1）设为正转控制，端口“6”（DIN1）设为反转控制。对应的功能分别由P0701和P0702的参数值设置。 实验方式与注意事项：必须首先熟悉变频器外部端子。实验预期效果：全部学生应能够独立完成参数设置及运行。第4章 变频器的控制方式(4学时)一、本章的教学目的和要求本章教学要求: 通过学习，掌握变频器的面板、外部端子控制运行以及同步运行、程序控制运行、PID控制运行；掌握PLC与MM420系列变频器的连接。本章重点:变频器的面板、外部端子控制运行以及同步运行、程序控制运行、PID控制运行；PLC与MM420系列变频器的连接。本章难点:程序控制运行、PID控制运行、PLC与MM420系列变频器的连接。二、教学内容1、教学内容4.1 基本操作4.1.1 面板控制运行4.1.2 外部端子控制运行4.1.3 同步运行4.1.4 程序控制运行4.1.5 PID控制运行4.2 PLC与MM420系列变频器组成的调速控制4.2.1 PLC与MM420系列变频器的连接4.2.2 电动机的正反转控制4.2.3 电动机的多段速控制4.2.4变频与工频的切换控制 2、【实验三：变频器的模拟信号操作控制】实验项目简介：MM440变频器可以通过6个数字输入端口对电动机进行正反转运行、正反转点动运行方向控制.可通过基本操作板,按频率调节按键可增加和减少输出频率,从而设置正反向转速的大小。也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小。本任务的目的就是通过模拟输入端的模拟量控制电动机转速的大小。实验目的： （1）掌握MM440变频器的模拟信号控制。 （2）掌握MM440变频器基本参数的输入方法。 （3）熟练掌握MM440变频器的运行操作过程。实验学时：2学时实验内容： 用自锁按钮SB1控制实现电动机起停工能，由模拟输入端控制电动机转速的大小。实验方式与注意事项：实验预期效果：全部学生应能够独立完成调试及运行。第5章 三菱FR-700系列变频器的使用(4学时)一、本章的教学目的和要求本章教学要求: 掌握恒转矩负载、恒功率负载变频拖动系统；了解二次方律负载变频拖动系统。本章重点: 恒转矩负载、恒功率负载变频拖动系统本章难点：二次方律负载变频拖动系统2、 教学内容1、 教学内容 5.1 恒转矩负载变频拖动系统 5.1.1 恒转矩负载的特点 5.1.2 主要功能的参数设置 5.1.3 控制电路及其原理 5.2 恒功率负载变频拖动系统5.2.1 恒功率负载的特点5.2.2 恒功率负载变频拖动的主要问题5.2.3 控制电路及其原理 5.3 二次方律负载变频拖动系统5.3.1 二次方律负载的特点5.3.2 风机变频调速的控制电路及其原理5.3.3 水泵变频调速的功能参数设置 2、【实验四 变频器的段速运行操作】实验项目简介：由于现场工艺上的要求，很多生产机械在不同的转速下运行。为反方便这种负载，大多数变频器决提供了多挡频率控制功能。用户可以通过几个开关的通、断组合来选择不同的运行频率，实现不同转速下运行的目的。实验目的： （1）掌握变频器多段速频率控制方式。 （2）熟练掌握变频器的多段速运行操作过程实验学时：4学时实验内容： 实现3段固定频率控制，连接线路，设置功能参数，操作三段固定速度运行。实验方式与注意事项：实现电机多段速度运行。可通过如下三种方法实现：1、直接选择（P0701 - P0706 = 15）2、 直接选择 + ON 命令（P0701 - P0706 = 16）3、二进制编码选择 + ON 命令（P0701 - P0704 = 17） 实验预期效果：全部学生应能够独立完成调试及运行。第6章 西门子MM440变频器的使用(6学时)一、本章的教学目的和要求本章教学要求: 掌握恒转矩负载、恒功率负载变频拖动系统；了解二次方律负载变频拖动系统。本章重点: 恒转矩负载、恒功率负载变频拖动系统本章难点：二次方律负载变频拖动系统3、 教学内容2、 教学内容 5.1 恒转矩负载变频拖动系统 5.1.1 恒转矩负载的特点 5.1.2 主要功能的参数设置 5.1.3 控制电路及其原理 5.2 恒功率负载变频拖动系统5.2.1 恒功率负载的特点5.2.2 恒功率负载变频拖动的主要问题5.2.3 控制电路及其原理 5.3 二次方律负载变频拖动系统5.3.1 二次方律负载的特点5.3.2 风机变频调速的控制电路及其原理5.3.3 水泵变频调速的功能参数设置 第7章 变频调速系统的设计、安装与维护(6学时)一、本章的教学目的和要求本章教学要求: 掌握恒转矩负载、恒功率负载变频拖动系统；了解二次方律负载变频拖动系统。本章重点: 恒转矩负载、恒功率负载变频拖动系统本章难点：二次方律负载变频拖动系统4、 教学内容3、 教学内容 5.1 恒转矩负载变频拖动系统 5.1.1 恒转矩负载的特点 5.1.2 主要功能的参数设置 5.1.3 控制电路及其原理 5.2 恒功率负载变频拖动系统5.2.1 恒功率负载的特点5.2.2 恒功率负载变频拖动的主要问题5.2.3 控制电路及其原理 5.3 二次方律负载变频拖动系统5.3.1 二次方律负载的特点5.3.2 风机变频调速的控制电路及其原理5.3.3 水泵变频调速的功能参数设置 第8章 变频器综合应用(2学时)一、本章的教学目的和要求本章教学要求: 掌握恒转矩负载、恒功率负载变频拖动系统；了解二次方律负载变