《变频器原理及应用》教学大纲

《变频器原理及应用》教学大纲课程编号：13220424英文名称：TheTheoryandApplicationofFrequencyTransformer学分：2学时：总学时40学时，其中理论24学时，实践16学时先修课程：电力拖动自动控制系统，PLC应用技术，单片机原理课程类别：专业拓展课程授课对象：电气工程及其自动化专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第6学期一、课程描述和目标本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业拓展课程，结合电力拖动自动控制系统、PLC应用技术等，以实际工程应用为导向，介绍通用变频器的原理、功能和应用案例，使学生掌握通用变频器的结构、工作原理、运行特性及基本操作方法，了解变频器的工业应用，培养学生在变频器应用方面的实践能力和维护能力。目的是强化电气控制系统既得知识，深化教学内容，使学生能解决各种实际变频器系统设计问题。本课程拟达到的课程目标:课程目标1：理解常用变频器的内部结构、外端子和各类功能，熟悉变频器的安装、功能参数设置和故障分析，掌握变频器（至少一个品牌）的功能参数码特点和基本操作方法，能够根据工程需要设计、调试和改造变频器控制系统。课程目标2：能运用变频控制系统相关原理，借助文献研究，分析变频控制系统实施过程中的影响因素，通过归纳总结，分析、选择恰当的设计方式和参数，选择替代的优化方案。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重4.2能够根据具体的检测、控制对象及其特征，制定研究方法和技术路线，设计实验方案；课程目标1H6.1了解电气工程相关领域的技术标准体系、知识产权、产业政策和法律法规，能够在法律和技术规范的框架下开展工作，理解不同社会文化对工程活动的影响.课程目标2H（注：要求课程目标与毕业要求指标点应是一一对应支撑）三、教学内容、基本要求与学时分配（一）理论教学（24学时）序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1绪论①交流调速系统的优势；②变频调速技术的发展；③变频器的应用趋势基本要求：了解直流调速系统的优缺点，交流调速的优势；了解变频调速发展的助推器：功率器件和控制方式；了解变频器的发展方向（数字化，多功能化，高性能化）。重点难点：交流调速系统的优势和变频器的发展趋势。德育要求：历史责任2集中讲授文献阅读1、22变频器基础知识①交流电机调速②变频器的基本结构与原理③变频器的控制方式基本要求：了解异步电机和同步电机概念，掌握交流电机各种调速方式的优缺点；了解通用变频器主电路和控制回路的结构和常用的电力电子器件；了解变频器常用控制方式：变频变压控制、转差率控制、矢量控制和直接转矩控制的原理及对比。重点难点：通用变频器主回路和控制回路结构，变频器常用控制方式。德育要求：工匠精神4集中讲授课后作业1、23变频器的基本操作①变频器操作面板②PU运行操作③外部运行操作④组合运行模式基本要求：掌握变频器面板操作方法及显示特点；掌握变频器主电路接线图及参数设置方法；熟悉变频器外部运行操作涉及的概功能参数并能正确设置；了解变频器组合运行模式及相应的参数设置。重点难点：变频器操作面板及各种运行操作方法。德育要求：实践创新6集中讲授课堂演示1、24变频器常用控制电路设计①继电器与变频器组合的电机正反转控制；②PLC与变频器组合的多段速控制及自动送料系统控制；③PLC模拟量与变频器的组合控制；④PLC与变频器的通信基本要求：掌握继电器与变频器组合的电机正反转方式和工频切换方式；掌握PLC与变频器组合的多段速控制原理及调试；掌握自动送料系统控制；掌握模拟量输入模块和模拟量输出模块的使用方法，掌握PLC模拟量和变频器的组合控制；掌握遥控设定功能参数的方法，了解遥控设定功能的优点；掌握PLC与变频器的RS-485通信方式，实现电机的正反转、加减速控制。重点难点：PLC与变频器的组合控制，多段速控制及两者之间的串行通信。德育要求：探索创新8集中讲授课后作业1、25变频器的选择、安装与维护①变频器的选择②变频器的安装③变频器的故障处理及维护基本要求：了解变频器的种类和适用范围，掌握变频器容量的计算和不同要求下的选择；了解变频器的安装环境和控制柜设计方式；了解变频器自我保护功能及处理措施。重点难点：变频器容量计算和保护功能。德育要求：团结协作2集中讲授课后作业1、26变频器典型应用①工业洗衣机②小型升降机③恒压供水系统④中央空调系统基本要求：掌握变频器在工业洗衣机、小型升降机、恒压供水系统和中央空调系统中的应用和调试方法。重点难点：变频器应用及调试方法。德育要求：服务社会2集中讲授课后作业1、2合计24（二）课程实验（16学时）序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1变频器频率设定及模式设定实验内容：练习变频器频率设定的五种方法；通过外端子控制，实现变频器三种运行模式的设定和运行操作。实验要求：熟悉变频器的安装接线和基本操作，熟练掌握运行频率设定，能够独立完成功能参数码的设定录入。4验证1,22变频器点动、直流制动和瞬时重启实验实验内容：变频器点动控制的设置和验证，直流制动功能的设置和验证，瞬时停电重启功能的设置和验证。实验要求：熟练掌握变频器功能参数码的设定和操作深刻理解各种功能的涵义。4验证1,23多功能输入端验证实验实验内容：段速功能的设定与运行；外部紧急停止功能、遮断功能、加减速禁止功能和控制权切换国内的验证。实验要求：熟练掌握变频器各种特殊功能的参数码设定及操作。4验证1,24显示屏验证实验实验内容：模拟量输出端子功能测试；多功能输出端子功能测试；故障信号输出端子功能测试；显示屏显示模式和显示内容设定。实验要求：熟练掌握变频器显示屏各种特殊功能的参数码设定及操作。4验证1,2合计16四、课程教学方法（1）理论学习以集中授课的形式为主，线上与线下的课外讨论为辅；（2）课程实验以集中讲解、上机操作的形式开展，通过实验效果和实验报告进行评价；（3）综合项目以小组形式开展，课外分组完成，采用集中展示、答辩的方式评价。五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）合计1平时作业105152课程实验1010203综合项目105154期末考试302050课程目标对应分值6040100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，针对变频控制系统的分析、计算和解答正确，掌握基本知识点，理解充分。按时完成，70%以上的作业内容齐全，针对变频控制系统的分析、计算和解答基本正确，掌握基本知识点，理解到位。延时完成，60%以上的作业内容齐全，针对变频控制系统的分析、计算和解答有误，了解基本知识点，认识到位。不交或补交，60%以下的作业内容齐全，针对变频控制系统的分析、计算和解答错误较多，不了解基本知识点，认识有偏差。2.课程实验与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分实验效果无迟到早退，实验设备使用及数据记录规范，能采用多种合适的方式完成实验，能评价、鉴赏实验结果的正确性及合理性。无迟到早退，实验设备使用及数据记录比较规范，能采用合适的方式完成实验，能分析、判断实验结果的正确性及合理性。无迟到早退，实验设备使用及数据记录基本规范，能采用可用的方式完成实验，能认识、界定实验结果的正确性及合理性。迟到、不到或早退，实验设备使用及数据记录不规范，所采用的方式不能完成预定目标或存在抄袭，不能判断实验结果的正确性及合理性。实验报告格式规范，符合课程实验报告写作要求；内容主题明确，有明确的针对实验结果的分析和讨论。格式符合课程实验报告写作要求；内容主题明确，具有较好的针对实验结果的分析和讨论。格式符合课程实验报告写作要求；内容主题基本明确，具有针对实验结果的分析和讨论。论文格式不符合课程实验报告写作要求，报告结构不完整，分析和论证不清晰。3.综合项目考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分现场演示能够拓展理论知识评价、解决课程领域相关专业问题。汇报时能清楚表述系统原理，回答问题正确。能够应用理论知识分析、评价课程领域相关专业问题。汇报时能较清楚表述系统原理，回答问题正确。能够利用理论知识描述、解释课程领域相关专业问题。汇报时能表述系统原理，大部分问题回答正确。能够根据理论知识认识、复述课程领域相关专业问题。汇报时能表述部分系统原理，能回答部分问题。项目报告比较、选取合适的系统建模和分析方法并根据实际问题加以改进、优化。格式规范，符合写作要求，主题明确，有明确的综合分析论点。参考文献充分、正文引用恰当，文献引文格式符合文献标准。无摘录摘抄痕迹，能恰当运用自己的语言组织素材，论点正确。比较、选取合适的系统建模和分析方法应用于实际问题。格式符合写作要求，主题明确，具较好的综合分析论点。参考文献充分、正文能够较好对文献进行引用。正文主题大部分运用自己的语言组织素材，论点正确。采用可行的系统建模和分析方法应用于实际问题。格式符合课程论文写作要求，主题基本明确，具较好的综合分析论点。文献引文格式基本规范。正文有部分摘抄，论点分析比较清晰。采用的系统建模和分析方法不适用或抄袭他人成果。论文格式不符合要求，论文结构不完整，论点分析不清晰。参考文献少，正文没有引用。格式不完全符合科技论文文献标准。4.期末试卷考核与评价标准根据课程目标及教学内容，设计期末考核试题，综合检验学生对课程相关知识的掌握、综合应用及解决复杂问题的能力，根据考试题目设计相应评分标准。注：(1)考勤不加分，但旷课1次扣平时分1分，扣满5分为止；(2)期末总成绩低于50分者，其总评成绩为不及格。六、教材与参考书（一