任务一 变频器的基本调速控制电子教案 电机拖动与调速技术（第2版）

任务一变频器的基本调速控制

教学设计

任务一变频器的基本调速控制课程类型理实一体

课程性质职业能力课程本次类型理实

授课教师班级学期1

本次课时4h累计课时40h教学周11周

实训要求4人，组考评方式任务检测+课堂体脍

内容弓1人：引导学生了的变频器发展历程，感受科技的力量。介绍变频的主奏应用领域，

坚定学生的专业学习信心，帮助学生增强职业认同度，思考未来职业规划。

教学目的：了解变频器的结构、原理、变频器的铭牌教据及相关的参数：能够根据要求

教学目的

正确的连接变频器、电动机等相关电路：掌握MM440变频器的基本操作与应

用。

要求

教学要求：了解变频器的主电路的构成，指导学生查看西门子MM440变频器说明书，了

解变频器的功能、控制方式.通过对变频篙基本电路的连接、参数设置、通

电运行等实际操作，掌握基本的操作方法.

了解变频器的结构组成、工作原理及铭牌数据；理解变频器的基本技术参数；掌握变频

知识要点

器的基本使用方法。

能够进行变频器的主业路线路的连接；能够进行变频器的控制电路线路的连接；能

技能要点

够设直变频器的基本参数：能进行变须器基本的操作。

教具三相异步电动机、变频器、多媒体课件等。

器沏■©

任务一变频器的基本调速控制

预习这一部分重点了解以下内容:

＞复习电力电子的相关知识：

・绝缘栅双极型晶体管(IGBT)；

•整流、滤波、逆变的概念；

•电流型、电压型的概念。

＞复习三相异步电动机调速的知识

•三相异步电动机调速的方法。

内容引入

工业生产中，使用电机对物体或部件的速度、位置进行准确的控制，是一个必

要的过程，比如：起重设备，物料传送带，收放卷等各种不同类型的机器设备。

在电机调速技术还不成熟的时候，人们只能采用一些机械部件去解决物体运动

控制的问题，比如：齿轮箱、离合器等复杂的机械传动装置“如果遇到一些无法

自由调节包机的情况，为了达到某种运动目的，就需要更换齿轮箱，改变传动比，

或者是切换离合器。这个过程不仅费时，而且对机械的损耗也非常大，增加了整

体系统复杂性与成本，还限制了设备的性能和发展空间，为了解决这些问题，推

出简单而高效的电机调速技术，一直是工业传动研究的热点。

早期电机调速的重点一直是直流电机，其主要原因之一，就是人们首先掌握的

是整流技术，而且直流电机的机械特性，也非常适宜某些场景需求，最简单的调

整电枢电压的方法就是串入电阻，阻值越大，压降越大，直流电机转速越慢。直

流电机的续陷也是非常明显的，例如：集电环及碳刷需要定期维护、直流电机制

造工艺复杂，制造成本高等。这就意味着，在大范围的电机应用中，直流电机并

不适合。而交流电机与直流电机相比，内部结构就要简单很多，没有换向器等结

构，制造方便，牢靠稳定，适合于高转速，高电压，大电流的应用场合，唯一需

要解决的便是交流电机的调速问题。

变频器总的发展历程为：

20世纪60年代以后，电力电子器件普遍应用了晶间管及其升级产品。但其调

速性能远远无法满足需要。1968年以丹佛斯为代表的高技术企业开始批量化生

产变频器，开启了变频器工业化的新时代。

20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频（PWM-VVVF）调逑的研究得到突破，20

世纪80年代以后微处理器技术的完善使得各种优化算去得以容易的实现。

20世纪80年代中后期，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器技术实用

化，商品投入市场，得到了广泛应用。

20世纪90年代以来，随着人们节能环保意识的加强，变频器的应用越来越普

及，广泛应用于国民经济的各行各业和人民的日常生活中，变频器主要应用领域

包括：

石油：输油泵、电;咨泵、注水泵、抽油机等。

化工：挤压机、胶片传送带、搅拌机、压缩机、鼓风机、喷雾器、泵等。

钢铁：轧机、辐道、风帆、泵、起重机、钢包车、转炉倾动等。

冶金行业：轧钢机、棍道、高炉风机、泵、起重机械、高炉送料、钢厂抛光等。

轧钢制线：拉线机、卷绕机、鼓风机、泵、起重机械、定长剪切、自动送料

建筑：电梯、传送带、空调设备、鼓风机、泵等。

电力：锅炉鼓用鼓风机、给水泵、离心混料机、传送带、扬水发电站、飞轮等。

矿业：泥浆泵、传送带、提升机、切削机、起重机、鼓风机、泵、压缩机等。

交通：电动汽车、电力双车、船舶推进、空压机、电缆车等。

水泥：回转窑、起重机械、鼓风机、泵、主传动电机、传送带、立窑风机等。

造纸业：造纸机、泵、粉碎机、风机、搅拌机、鼓风机等。

电子制造业：空压机、注塑机、中央空调、风机、泵、传送带等。

教学内容

任务准备

任务一变频器的基本调速控制

（一）变频器的分类

（二）变频器的结构与原理

（三）PWM调速控制原理

任务实施

实训模块1变频器实现交流电动机调速的基本操作

实训模块2MM440变频器面板操作控制与运行

实训模块3MM440变频器数字揄入端口开关信号操作控制与运行

任务小结

任务检测

教学目标

教学目的：了解变频器的结构、原理、变频器的铭牌数据及相关的参数；能够根据要求

正确的连接变频器、电动机等相关电路；掌握MM440变频器的基本操作与应用。

教学要求：了解变频器的主电路的构成，指导学生查看西门子MM440变频器说明书，了解

变频器的功能、检制方式。通过对变频器基本电路的连接、参数设置、通电运

行等实际操作，掌握及本的操作方法。

教学重点及难点

教学重点：变频器的基本使用方法。

教学难点：变频器运行电路的连接及参数设置。

解决办法：课堂教学结合现场示范、课堂体验综合讲解。

教学方法及手段

教学方法：实施直观导入法；练习法和讨论法。

教学手段：实物演示；教学板书；PPTo

教学资源：相关的精品课程；网络教学资源；电子课件等。

教学过程

学习任务六变频器的操作与运行

任务一变频器的基本调速控制

课程引入：变频器是将工频交流电变为频率和电压可调的三相交流电的电气

设备。随着大功率电力晶体管和计算机控制技术的发展，及大地促进了交流变频

调速技术的发展，目前在二业自动化等方面已广泛使用变频器进行调速控制，发

展前景十分可观。了解和学习变频器的端子的连接、参数设置及调试，是今后使

用和维护的需要。

一、知识和能力要求

1.知识要求

(1)了解变频器的结构、原理：

(2)理解变频器的铭牌数据及相关的参数；

(3)掌握MM440变频器的典型操作与应用：

(4)掌握变频器的安装、调试、维护的基本知识和方法。

2.能力要求

(1)能够根据要求正确的连接变频器、电动机等相关电路；

(2)能够根据要求进行相关的参数设置；

(3)能够实现变频器的快速调试、面板操作、多段速运行、模拟量运行

等功能。

二、任务准备

任务一变频器的基本调速控制

(一)变频器的分类

1.按供电电压、相数以及功率分

2.按功能分

3.按直流电源的性质分

4.按电压的调制方式分

5.按变换环节分

6.按控制方式分

(二)变频器的结构与原理

1.变频器的结沟组成

2.中间直流环节

(三)PWM调速控制原理

1.交一直一交PWM变压变频器基本结构

2.电路的组成

3.IGBT—SPWM(也压源型)交