《交流调速技术》大纲

交流调速技术 课程教学大纲 课程编码 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 9 2 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 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 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 实验学时 2 学时 实验内容 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 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 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 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 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 实验学时 2 学时 实验内容 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 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 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 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 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 实验学时 2 学时 实验内容 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 实验方式与注意事项 实验预期效果 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 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 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 实验学时 4 学时 实验内容 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 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