《变频器应用技术》课程教案
一、课程的性质与任务
1、课程的性质
本课程属于电子测量技术与仪器专业（自动化方向）和制浆与造纸（自动化方向）专业的一门应用性专业技术课程。具有理论和实践相结合的课程特点和职业技术特点。
2、课程的任务
结合变频器行业的最新发展情况，学生通过理论教学、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。同时，为今后学生进行机电设备和自动化生产线的电气调试、维修打下较坚实基础。
二、课程目标
（一）总目标
通过模块教学、任务引领、项目活动，掌握变频器的使用和维护、自动化设备及电气控制系统运行与维护的技能和相关理论知识，在完成本专业相关岗位的工作任务中，培养诚实、守信、善于沟通和合作的品质，树立环保、节能、安全等意识，为发展职业能力奠定良好的基础。
（二）具体目标
1．理论知识要求：
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）掌握一个品牌变频器的基本操作方法，了解3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；
2．技能要求：
1)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。
2)具有根据设计资料、调试过程编写技术文件的能力。
3．职业能力：
1）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；
2）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、课程内容
1、课程教学目标的选择依据
以能力为本位的培养目标，是课程内容选择和定位的方向。学习内容的选择指向——工作过程性知识，主要解决“怎么做”和“怎么做的更好”的问题，以工作过程为坐标系，选取与职业工作过程紧密相关的知识，实施“工作本位”，“工-学”结合的学习模式。《变频器应用技术》课程内容的选取和内容的序化，要有利于学生通过课程学习，尽可能地获取与工作过程有关的经验和策略。
注：理论目标和技能目标在模块中分解为教学知识点，包括各理论点和技能点；素质目标侧贯穿于每个学习情境中的每一个任务中。
四、本课程与其他课程的关系
本课程的前续课程主要有《电工基础》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《可编程序控制器》、《自动控制原理与系统》等，后续课程有《电气综合实训》、《毕业设计、毕业实习》及中级电工考证等。该课程为后续课程打下基础，是一门理论与实践结合很紧密的课程，也是课程体系框架中不可缺少的一部分。
五、考核
1、考核方式
本课为考试课，采用过程考核（占60%）和期末考试（占40%）相结合的方式进行，其中各包括理论和实验两部分。即课程成绩=过程考核成绩×60%+期末考试成绩×40% 。
2、过程性考核
总分值为100分，形成性考核=考勤（20%）+提问（30%）+作业（15%）+实训报告（20%）+学习情境总结演讲（15%）。
3、期末考试
采用闭卷的方式进行考试，总分值为100分，试题题型有选择题（占20%）、填空题（占20%）、名词解释（占30%）和简答题（占30%）。
期末考试大纲见下表：
4、实训考核方案
实训考核主要由综合能力、职业素养、技能掌握及敬业精神几个部分组成，各部分有不同的权重，考核的具体内容如表所示。
附注: 1.考试成绩按百分计；2.总成绩按百分制折算。
5．实训模块
《变频器技术应用与实训》要求实践和动手能力强，为配合理论教学，课程设置了各个模块的实训内容：
六、教材及参考书
主教材：
理论课教材：《变频器技术讲义》蔡文斐编，高等教育出版社，2012年。
实验课教材：《变频器应用实训工作页》，自编，校本教材。
建议；自编教材。其理由是为了适应学校实训条件并充分体现项目教学中任务驱动课程设计思想，以任务为载体实施教学，项目和任务选取要科学、符合该门课程的工作逻辑、能形成工作任务系列，以帮助学生顺利完成任务从而提高职业能力。
参考书：
1. 《西门子MM440变频器调速应用实践》张燕宾主编机械工业出版社出版
2.《变频器应用维护与修理》张选正主编地震出版社出版
3.《通用变频器选型与维修技术》王仁祥主编中国电力出版社出版
4.《变频器应用及实训指导》王兆义主编高等教育出版社出版
5.《西门子MM440变频器参数说明书及手册》系列
6．《变频器应用技术》（双月刊），中国自动化学会主办
7．《工业自动化》（月刊），沈阳中科院自动化研究所主办
8．https://www.doczj.com/doc/27825372.html,/（工控网）
9．https://www.doczj.com/doc/27825372.html,/（电气自动化网）
10．多媒体资源与教学软件
使用多媒体教室和PowerPoint教学软件。
七、教学活动设计
1、课程设计理念
本课程的设计变三段式学科课程体系为任务引领型课程体系，紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容；变知识本位为能力本位，以任务与职业能力分析为依据，设定职业能力培养目标；以设备为载体，创设工作情境，结合职业技能证书考核要求，培养学生的动手能力。
2、课程内容设计
将课程内容任务化、项目化，强调学习过程的连贯性。坚持理论够用，注重实践的原则，强化对本专业就业岗位群所需基础知识和基本技能综合应用能力的训练。在教学过程中变“以教师为核心”为“以学生为主体，教师引导为辅”充
分调动学生的学习积极性。
课程内容的选择遵循三个原则：
（1）科学性原则
（2）情境性原则
（3）人本性原则
科学性原则强调的是课程内容置于科学体系之中，它是以获得理论知识为目标；
情境性原则强调的是课程内容置于行动体系之中，它是以获得经验知识和职业能力为目标，我们在课程学习内容的选取上以情境性原则为主，科学性原则为辅。
人本性原则是实现教育根本目标的保证，无论是科学性原则获得理论知识，还是情境性原则获得经验知识，都只有经过人本性原则的内化，才能转化为个体的能力。人本性原则就是要调动学生学和教师教的积极性，在教学中，发挥主观能动性。
具体安排如下：
任务一、西门子MM440变频器熟悉实验
任务二西门子MM440变频器频率增益、频率偏置功能的测定
任务一西门子MM440变频器主要参数的设定
任务一西门子MM440变频器多端速度的设定与控制
任务一变频器在生产线传送带上的应用
任务二恒压供水
任务二变频器特殊异常状态及保养与维护
《变频器》 教 案
课题一变频器外观介绍及操作方法 教学目的： 通过本课题的学习，使学生了解变频器的外观结构、接线以及变频器的基本操作方法。 思想教育: 一、强调课堂纪律（包括考勤、课堂秩序、课堂记录等）； 二、强调实训制度（包括统一服装、写实训心得等）； 三、明确变频器在工厂企业生产设备中应用的重要意义； 四、实训当中反复强调用电安全及操作安全等。 教学方法: 一、通过与实物相结合的教学方法，使学生对变频器有一个初步的认识； 二、安排一定的时间，通过演示让学生进行适当的操作，以便对所学的理论知识有较深的认识。 重点：变频器的正确接线及监控显示意义。 难点：变频器面板各操作键的作用及基本参数设定方法。 教具：1.变频器综合实操台。 2.电动机及连接导线。 教学过程： 一、组织教学（起立、点明等），并进行自我介绍（仅在第一次课上）； 二、分组及课前教育（强调品德、素质的重要性及学习目的）；
讲授新课： 变频器外观介绍及操作方法 一、学习变频器的重要性 随着电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术及自动化控制理论的发展，变频器制造技术有了跨越式的进步，以变频器为核心的交流电机调速已广泛应用于国民经济各部门，在工业自动化领域，交流电机调速已经取代传统的直流调速系统，而且大大提高了技术经济指标。在耗电大户的风机、泵类(其耗电量几乎占工业用电一半)应用变频器控制，可以大大节约电能；在广泛关系各行各业的机械专业，应用变频器技术，是改造这一传统产业，实现机电一体化的重要手段；此外，在化纤、纺织塑料、化学、轻工等工业领域，应用变频器技术。实现自动化提高了产品的质量与数量变频器不仅应用于工业、交通领域，而且已进入家庭，在家电工业领域，空调器、电冰箱都有了变频器控制的相应产品，提高了家电产品的经济技术指标和智能化水平。随着现代化的程度提高，对变频器的应用会更加普及。 二、外观介绍 1、变频器的型号：
教学回顾：电力拖动中的设备不少都需要调速，比如机床线路有些是机械调速，而有些则需要电气调速。 教学引导：交流异步电机的调速有三种方法，一.变级调速；二.改变转差率调速； 三.变频调速。 正课内容： 变频技术 课题一：变频调速的基础知识和控制原理 一、变频器及其分类 1.变频器 变频器是一种利用电力半导体器件的通断作用，将工频 交流电变换成频率、电压连续可调的交流电的电能控制装 置，如图4-2所示。 2.变频器的分类 变频器的种类很多，分类方法也有多种，常见的分类方 式见下表。 二、通用变频器的甚本结构
目前，通用变频器的变换环节大多采用交一直一交变频变压方式。即先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电逆变成频率、电压连续可调的交流电。基本框图如下。
2.变频器的控制电路 变频器的控制电路为主电路提供控制信号，其主要任务是完成对逆变器开关元件的开关控制和提供多种保护功能。控制方式有模拟控制和数字控制两种。 通用变频器控制电路的控制框图如图4-5所示，主要由主控板、键盘与显示板、电源板与驱动板、外接控制电路等构成。各部分的功能见下表 常用的逆变管： 1. 大功率晶体管（GTR ），高电压、大电流。工作在开关状态。 2. 绝缘栅双级晶体管（IGBT ），输入电阻大，栅极电流约为零。 3. IPM 智能模块，驱动、保护、检测在一个模块。
三、变频器的工作原理和功能 1.变频器的工作原理 (1)逆变的基本工作原理当开关S1、S2与S3、S4轮流闭合和断开时，在负载上即可得到波形如图4-17b所示的交流电压，完成直流到交流的逆变过程。用具有相同功能的逆变器开关元件取代机械开关，即得到单相逆变电路，电路结构和输出电压波形如图4-18所示。改变逆变器开关元件的导通与截 止时间，就可改变输出电压 的频率。 常用的变频器采用三相 逆变电路，电路结构如图 4-19a所示。在每个周期中， 各逆变器开关元件的工作情 况如图4-19b所示，图中阴 影部分表示各逆变管的导通时间。下面以U、V之间的电压为例，分析逆变电路的输出线电压。
《变频器应用技术》课程教案 一、课程的性质与任务 1、课程的性质 本课程属于电子测量技术与仪器专业（自动化方向）和制浆与造纸（自动化方向）专业的一门应用性专业技术课程。具有理论和实践相结合的课程特点和职业技术特点。 2、课程的任务 结合变频器行业的最新发展情况，学生通过理论教学、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。同时，为今后学生进行机电设备和自动化生产线的电气调试、维修打下较坚实基础。 二、课程目标 （一）总目标 通过模块教学、任务引领、项目活动，掌握变频器的使用和维护、自动化设备及电气控制系统运行与维护的技能和相关理论知识，在完成本专业相关岗位的工作任务中，培养诚实、守信、善于沟通和合作的品质，树立环保、节能、安全等意识，为发展职业能力奠定良好的基础。
（二）具体目标 1．理论知识要求： 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）掌握一个品牌变频器的基本操作方法，了解3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； 2．技能要求： 1)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。 2)具有根据设计资料、调试过程编写技术文件的能力。 3．职业能力： 1）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； 2）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、课程内容 1、课程教学目标的选择依据 以能力为本位的培养目标，是课程内容选择和定位的方向。学习内容的选择指向——工作过程性知识，主要解决“怎么做”和“怎么做的更好”的问题，以工作过程为坐标系，选取与职业工作过程紧密相关的知识，实施“工作本位”，“工-学”结合的学习模式。《变频器应用技术》课程内容的选取和内容的序化，要有利于学生通过课程学习，尽可能地获取与工作过程有关的经验和策略。
《变频技术》课程教学大纲 一.课程说明 本课程的配套教材是高职高专规划教材《变频器原理及应用》，本书内容主要包括：电力电子器件简介，变频器的基本组成原理，电动机变频调速机械特性，变频器的控制方式，变频调速系统主要电器的选用，变频器的操作、运行、安装、调试、维护及抗干扰，变频器在风机、水泵、中央空调、空气压缩机、提升机等方面的应用实例等。 二、前续课程 电子技术，电机与拖动基础，自动控制系统，PLC编程控制，单片机原理与应用等。 三、学时分配 总学时为64学时，包括：理论课时48学时、实验课时16学时 四、理论课程内容：（48学时） 第1章：概述 1.1变频技术的发展 1.2变频器的基本类型 1.3变频器的应用 第2章：电力电子器件 2.1 电力二极管（PD） 2.2 晶闸管（SCR） 2.3 门极可关断（GTO）晶闸管 2.4 电力晶体管（GTR） 2.5 电力MOS场效应晶体管（P-MOSFET） 2.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 2.7 MOS控制晶闸管（MCT） 2.8 静电感应晶体管（SIT） 2.9 集成门极换流晶闸管（IGCT） 2.10 智能功率模块（IPM） 第3章：交—直—交变频技术 3.1 整流电路 3.2 中间电路 3.3 逆变电路的工作原理及基本形式 3.4 电压型逆变电路 3.5 电流型逆变电路 3.6 SPWM控制技术 3.7 电流跟踪控制的PWM逆变器
3.8 电压空间矢量控制的PWM逆变器 第4章：交—交变频技术 4.1 单相输出交—交变频电路 4.2 三相输出交—交变频电路 4.3 矩形波交—交变频 第5章：电动机与拖动系统（系统简述）第6章：高（中）压变频器 6.1 高（中）压变频器概述 6.2 高（中）压变频器主电路结构 第7章：变频器的控制方式 7.1 U/f控制 7.2 转差频率控制（SF控制） 7.3 矢量控制（VC） 7.4 直接转矩控制 7.5 单片机控制 第8章：变频器系统的选择与操作 8.1 变频器的原理框图与接线端子 8.2 变频器的频率参数及预置 8.3 变频器的主要功能及预置 8.4 变频器的选择 8.5 变频调速系统的主电路及电器选择 8.6 变频器系统的控制电路 8.7 变频器的操作与运行 8.8 外接给定电路 8.9 变频器与PLC的连接 8.10 变频器“1控X”切换技术 8.11 变频器与PC的通信 第9章：变频器的安装与维护（简述） 第10章：变频器应用实例 10.1 变频调速技术在风机上的应用 10.2 空气压缩机的变频调速及应用 10.3 变频器在供水系统节能中的应用 10.4 中央空调的变频技术及应用 10.5 中压变频器在潜油电泵中的应用 10.6 矿用提升机变频调速系统
《变频器应用技术》考试大纲 指定用书：《变频器应用基础》，石秋洁主编，机械工业出版社 一、课程性质与设置目的要求 《变频器应用基础》是电气自动化专业与机电一体化专业的一门专业课。它从变频器应用角度出发，首先简要回顾电机拖动的相关知识，并介绍负载的机械特性，然后讲述变频器的组成原理，分析变频调速的特点，接着重点阐述变频器的功能与预置、变频器的外接电路与操作，然后介绍变频器的安装调试以及抗干扰等方面的知识，最后介绍变频器在生产实践中的应用实例。 设置本课程的目的是使学生通过系统学习，掌握变频器的应用技术；要求通过课堂教学、实验、实习等多种教学手段，使学生了解电气传动系统的负载特性及电动机的拖动性能；了解变频器的类型及组成原理；掌握变频器的功能及预置；掌握变频器外接电路的联结方式与要求；掌握变频器的参数设置与操作运行等基本技能；掌握变频器的安装、调试、保护与抗干扰等方面的基本知识。 二、考核目标 第1章电动机与电力拖动系统 （一）学习目的和要求 通过本章的学习，加深对异步电动机内部电磁关系的理解，掌握电力拖 动及电气传动负载特性等相关知识。 （二）考核知识点 （1）异步电动机的拖动特性； （2）负载的机械特性。 （三）考核要求 （1）异步电动机的结构与等效电路 ①标记：异步电动机的结构、型号与参数，异步电动机电压、功率与转 矩平衡方程式，异步电动机的电磁转矩表达式。 ②理解：异步电动机的旋转磁场，异步电动机的等效电路。 （2）异步电动机的电力拖动 ①标记：异步电动机的临界转矩点、异步电动机的起、制动方式，调速 性能指标。 ②理解：异步电动机固有的机械特性，异步电动机在其它运行状态下机 械特性的分析。 （3）负载的类型与电动机的运行 ①标记：恒转矩负载、恒功率负载与二次方律负载的特点，电动机的工 作制与温升。 ②理解：电动机机械特性与负载机械特性的配合，电动机的容量选择。 （4）电力拖动系统的组成 ①标记：电力拖动系统的组成。 ②理解：传动机构的参数折算。 注：本章主要回顾电机拖动内容，并根据变频调速要求作了适度的扩展，考试权重最多不宜超过10%。
《变频器技术》教学大纲 适应专业：机电一体化技术专业 课程性质：必修课 总学时：36 总学分： 4 一、课程性质、目的和任务 本课程是高等职业院校机电一体化技术专业的一门应用性主干专业课程。课程的主要任务是通过理论教学、实验、实训，使学生深刻理解通用变频器的基本功能含义，掌握通用变频器的基本编程、操作方法，了解专用变频器的工业应用，培养学生在变频器应用方面的实践能力和维修能力。通过实验及实训，培养学生检索电气技术资料的能力、撰写技术报告的能力、实用设计创新的能力。在教学过程中，还要紧跟变频器发展的最新进程，及时补充新技术、新型号、新应用领域的有关内容。并注意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、教学基本要求 1.熟悉三相异步电动机控制和电力电子器件的有关知识，理解变频调速的基本理论。 2.掌握变频器的内部结构理论和外端子功能。 3．深刻理解通用变频器相关功能的含义和作用，牢固掌握变频器的基本操作方法，具有根据工程要求设计、安装电路和编制应用程序的能力。 4.了解4至5种类型变频器的功能参数设定和操作方法。 5.具有根据工程需要设计、安装、调试及改造变频器控制系统的能力。 6.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。 7.具有查阅相关技术资料和编写技术文件的能力。 8.具有创新精神、实践能力和学习、掌握新技术的能力。 三、教学内容及要求 (一) 基础知识 主要教学内容： 1．三相异步电动机的有关知识 三相异步电动机电磁特性、机械特性、起动要求、起动方法、制动方法、调速方法、变频调速的两种情况。 2．电力电子器件简介 电力电子器件的类型、开关特性、特点及应用场合。 3．变频调压基本原理 脉冲宽度调制技术的概念与原理；单极性SPWM控制方式、双极性SPWM控制方式的概念及电路的工作工程；变频器三相桥式SPWM逆变电路的变压、变频原理。 教学要求： 1. 熟悉三相异步电动机电磁特性、起动要求和变频调速的两种情况。 2. 了解电力电子器件的类型及特点。 3. 掌握脉冲宽度调制技术的概念与原理；掌握变频器三相桥式SPWM逆变电路的变压、变频原理。 (二) 变频器的组成及分类 主要教学内容： 1．变频器主电路 变频器主电路的结构及电路各部分的作用。 2．变频器控制电路 变频器控制电路的结构及电路各部分的作用。
教案首页 课程名称变频器应用技术班级 计划课时 2 周次一（1）授课方法讲授教具 教学内容绪论 §1-1三相异步电动机 §1-2 三相异步电动机的起动和制动 教学目的1．掌握课程性质、内容； 2．复习三相异步电动机的相关知识。 重点、难点重点：三相异步电动机在变频的同时须变压的原因；难点：变频调速的两种情况。 复习提问三相异步电动机旋转磁场的转速、转差率、转速；三相异步电动机的机械特性曲线及其特殊点；三相异步电动机的起动和制动方法。 作业习题： 1-5、1-6、1-9 课后小结1．变频器的概念、用途、发展历程、应用现状、发展趋势；2．课程内容、特点及学习的要求； 3．三相异步电动机的起动、制动和调速方法； 4．变频调速的种类及特点。 教案附页 教案内容附记
绪论 一、概述 “变频器应用技术”是“数学”、“物理”、“电工基础”、“电子技术”、“电力电子技术”、“电力拖动”、“电气控制”等课程的后续课程，同时又与“交直流调速系统”、“ＰＬＣ控制技术”等专业课程有着横向联系。 变频器是由计算机控制电力电子器件、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，用以驱动交流电动机进行连续平滑的变频调速。 二、变频器的发展历程 1．直流调速系统的优缺点：调速系统结构简单、调速平滑、调速性能好，但直流电机本身结构复杂、价格较贵、维护不方便。 2．交流调速系统的优缺点：电动机结构简单、工作可靠、价格低廉、规格较多，但调速不连续。 3．变频器的诞生和发展：基于交流异步电动机连续调速的设想，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术的发展而发展。 三、我国变频器的应用现状 1．起步较晚； 2．目前，进入“黄金时期”； 3．变频调速的效果：节能、提高速度和精度、提高生产率和产品质量、延长设备使用寿命、增加使用者的舒适度； 4．变频器的应用目前不足十分之一，原因是变频器应用人才的缺乏。 四、变频器的发展趋势 1．向专用型方向发展； 2．向人性化方向发展； 3．易用性不断提高； 4．功率结构模块化； 5．智能化； 6．内置电抗器减小谐波影响。 五、课程的性质和任务 “变频器应用技术”是一门应用性较强的专业课程，课程的主要任务5分钟：强调变频器的概念5分钟：讲授 5分钟：强调变频器的应用现状 5分钟：讲授、举例 2分钟 教案附页 教案内容附记
《PLC控制技术》教学大纲 一、课程的性质、地位与任务 本课程是电力系统自动化技术专业基础课，通过本课程的教学，使学生系统掌握可编程序控制器的基本原理、功能、应用、程序设计方法和编程技巧，能初步对自动控制工程、生产过程或设备的PLC控制系统进行开发、设计，并了解PLC与PC之间的网络化通讯控制，为今后从事电气自动化控制等领域的工作打下基础。主要任务：(1) 培养学生掌握PLC的工作原理及其主要参数，掌握PLC的应用范围、应用环境及PLC的选择等；(2) 培养学生以PLC为核心的自动控制系统设计、安装、调试、运营、管理的能力；(3) 培养学生运用PLC改造自动控制系统，提高电力可靠性和生产效率的能力；(4) 通过实验环节使学生掌握PLC控制系统设计技术，从中培养学生独立思考和处理问题的能力。 二、教学基本要求 通过本课程学习，要求学生 1．了解可编程控制器的硬件结构、软件系统和用户程序的特点；熟悉可编程控制器的性能指标、扫描周期、I/O响应时间。 2．熟悉FX系列可编程控制器的型号命名的基本格式，三菱FX2系列PLC内部软组件，输入/输出继电器区域，专用继电器与辅助继电器区域。 3．熟练掌握FX2系列PLC的20条基本逻辑指令、梯形图和助记符评语言及其程序设计方法。 4．要求掌握用SFC语言来描述复杂的步进顺控过程的设计思路，掌握单流程结构、选择与并行分支结构以及循环结构的状态编程。 5．要求掌握各类功能指令及运用功能指令编程的方法。
四、教学内容与学时安排 第一章低压电器……4学时 本章教学目的和要求：目的是对PLC的发展、特点和外部硬有一个正确的认识和了解，熟练掌握八种常见的低压电器的特点及其功能；要求领会和掌握ＰＬＣ的特点、基本工作原理和主要的性能指标，初步认识PLC的编程软件。 重点和难点：PLC的发展状况和整体结构，接触器的组成及其电路分析；继电器的各种用途；热继电器与融断器的特性；各种低压电器的选择；控制电路的分析；PLC 的基本工作原理和性能指标，接触器的原理；接触器与继电器的区别；低压控制系统电路分析。 第一节低压电器基础 一、低压电器的分类 二、低压电器的主要技术数据 三、低压电器的型号表示法 第二节电磁机构及执行机构 一、电磁机构 二、触点和灭弧系统 第三节低压配电电器 一、刀开关 二、低压熔断器和断路器 三、漏电保护开关 第四节低压控制电器 一、主令电器 二、接触器 第五节继电器 一、热继电器
模块四：PLC 实用技术 教案三 变频器控制 授课人：张世生；授课时间：7月27日上午；授课地点：实训楼326室 内容概要： 1.变频器结构 2.变频器参数设置 3.变频器控制 授课内容： 1 变频器工作原理 交流变频器是微计算机及现代电力电子技术高度发展的结果。微计算机是变频器的核心，电力电子器件构成了变频器的主电路。大家都知道，从发电厂送出的交流电的频率是恒定不变的，在我国50赫兹。而交流电动机的同步转速： 式中N1——同步转速，r/min ；f1——定子频率，Hz ；P ——电机的磁极对数。 而异步电动机转速 式中s 为转差率，11/)(N N N s -=，一般小于3%，N 与送入电机的电流频率f 1成正比例或接近于正比例。因而，改变频率可以方便地改变电机的运行速度，也就是说变频对于交流电机的调速来说是十分合适的。 1.1 变频器的基本结构 从频率变换的形式来说，变频器分为交-交和交-直-交两种形式。交-交变频器可将工频交流电直接变换成频率、电压均可控制的交流电，称为直接式变频器，价格较高。而交-直-交变频器则是先把工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可控制的交流电，又称间接式变频器。市售通用变频器多是交-直-交变频器，其基本结构如图1所示，由主回路，包括整流器、中间直流环节、逆变器和控制回路组成，现将各部分的功能分述如下： (1)整流器。电网侧的变流器是整流器，它的作用是把三相(也可以是单相)交流整流成直流。 (2)直流中间电路。直流中间电路的作用 是对整流电路的输出进行平滑，以保证逆变电路及控制电源得到质量较高的直流电源。由 P f N 1160= )1(60)1(1 1s P f s N N -= -=图1 交-直-交变频器的基本结构
变频器的主要功能是对生产机械进行无级调速、控制力矩、达到改变由于直流电机体积大、维修率高所存在的问题，可取代差速（滑差）电机，和采用多磁极对数的低速电动机。主要控制目标是鼠笼式交流电动机，不适应用于绕线式电动机。 变频器的附加功能是对电动机进行多功能操控和集中化控制。 变频调速的工作原理 异步电动机的同步转速即旋转磁场的转速为 n1= 60f1 / P n同步转速 f 定子频率 P----------磁极对数 异步电动机的轴转速为 n =n1(1－S) = 60f1 (1－S) / P S----------异步电动机的转差率 由此可见改变异步电动机的供电频率可以改变 异步电动机的同步转速实现调速运行 VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency的缩写，意为改变电压和改变频率，也就是人们所说的变压变频。 主要功能：可跟据不同的负载要求，自动调整力矩，达到高效、合理应用的目的1、变频器的启动：为了降低启动电流，变频器的启动过程为VF调节加速过程，当达到设定频率后，启动结束 2、变频器的停止：为了减少突然停机造成的过电压保护，变频器采用VF调节的减速停止，当达到设定的最低频率后，变频器将输出控制信号全部即时断开。 3、启动力矩；实际的软件上设计为启动过程中采用的高V低F调节比，启动完毕后该功能自动失效，主要用于高负荷启动的设备。该功能在变频器参数中可以进行设定，启动中起作用。当启动力距设定后，变频器在启动中对应的热保护参数会自动提高和延时。 4、基准频率：对应用的马达工频频率，用于计算变频器VF调节比。 5、最低频率：由于变频器运行中要适合不同的设备，设定了最低的工作频率，变频器启动时在该设定参数的VF段进行运行、对应的面板和电位器设定的最低值不会再低于这个值 最高频率：由于变频器运行中要适合不同的电机采用的保护措施。要对应运行电机的出厂频率要求，当该频率设值高于电机的要求频率值时，会加速轴承寿命的老化、频率过高会导致转子离心力变大磨定子、马达有异响、力矩减少，设定该参数后，面板和电位器调节的频率最大值将不会高于该值。 7、加速时间：用于降低启动电流，当变频器启动时，从设定的最低频率开始至最高频率所需的时间，一般为秒，精度为秒。加速时间过短，变频器会出现过电流保护，加速时间过长会影响生产效率。 8、减速时间：用于降低停止时出现逆变现象，当变频器停止时，从设定的最高频率开始至最低频率所需的时间，一般为秒，精度为秒。减速时间过短，变频器会出现过电压保护，减
变频器原理
变频器原理 变频器的主回路 电压型变频器主电路包括：整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分组，交-直-交型变频器结构见附图 1）整流电路： VD1~VD6组成三相不可控整流桥，220V系列采用单相全波整流桥电路；380V系列采用桥式全波整流电路。2）中间滤波电路：整流后的电压为脉动电压，必须加以滤波；滤波电容CF除滤波作用外，还在整流与逆变之间起去耦作用、消除干扰、提高功率因素，由于该大电容储存能量，在断电的短时间内电容两端存在高压电，因而要在电容充分放电后才可进行操作。
3）限流电路：由于储能电容较大，接入电源时电容两端电压为零，因而在上电瞬间滤波电容CF的充电电流很大，过大的电流会损坏整流桥二极管，为保护整流桥上电瞬间将充电电阻RL 串入直流母线中以限制充电电流，当CF充电到一定程度时由开关SL将RL短路。 4）逆变电路：逆变管V1~V6组成逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都可调的交流电，是变频器的核心部分。常用逆变模块有：GTR、BJT、GTO、IGBT、IGCT等，一般都采用模块化结构有2单元、4单元、6单元 5）续流二极管D1~D6：其主要作用为： （1）电机绕组为感性具有无功分量，VD1~VD7为无功电流返回到直流电源提供通道 （2）当电机处于制动状态时，再生电流通过VD1~VD7返回直流电路。 （3）V1~V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和截止，在换相过程中也需要D1~D6提供通路。 6）缓冲电路 由于逆变管V1~V6每次由导通切换到截止状态的瞬间，C极和E极间的电压将由近乎0V上升到直流电压值UD，这过高的
《变频器技术》课程标准 一、制定课程标准的依据 本课程标准的依据是电气自动化技术专业的人才培养目标和培养方案，并结合电气操作和电气维修工岗位技能要求而制定，用于指导《变频器技术》课程建设和课程教学实施。 二、课程的性质与作用 《变频器技术》是我院电气自动化技术专业的专业课程。通过本课程的学习，学生能掌握变频器的基本原理及变频调速的特点、变频器的功能及预置、变频器外接电路与操作、变频器的安装、调试，变频调速的应用等知识、技能、基本方法和技术，对实现电气自动化专业人才培养目标，为学生适应电气工作岗位的要求打下坚实的基础。 三、本课程与其他课程的关系 本课程与其他课程的关系如表 1 所示。 表 1《变频器技术》课程与其他课程的关系 序号1 2 3 4 5 前期课程名称对本门课程的支撑作用电力电子技术变频器主电路分析故障判断电机拖动变频器的控制原理 电气控制技术变频器外接电路设计 电工电子技术变频器主电路模块测试、分析可编程控制技术变频器的上位机，通讯联系 四、课程的教育目标 通过本课程的学习和训练，学生应该具备以下知识、能力和素质。（一）知识目标 1.了解变频器的作用、类型、发展及应用； 2.了解变频器的硬件组成及各部分功能； 3.了解变频器的运行原理； 4.熟悉变频器的常用功能 5.熟悉变频器的工作状态 6.掌握变频器的频率及启停信号的设定方式（运行模式） 7.了解变频器的安装环境。 8.了解变频器的典型应用。 （二）能力目标
1.能正确连接变频器的主电路及控制电路； 2.能通过操作面板设定运行参数及恢复出厂设置； 3.掌握变频器面板运行模式的频率设定、启停方法； 4.掌握变频器外部运行模式的频率设定、启停方法； 5.掌握变频器组合运行模式的频率设定、启停方法； 6.掌握变频器多段速运行的频率设定、启停方法； 7.掌握变频器顺利启动时 , 需设定的相关参数及参数设置的原则； 8.掌握变频器顺利停止时 , 需设定的相关参数及参数设置的原则； 9.掌握电动机的运行能力限制电动机最高转速的方法； 10.掌握根据工艺要求合理限制电动机最高转速和最低转速的方法； 11.掌握由变频器实现电动机的过载保护的方法； 12.掌握由变频器实现电动机的过电流保护的方法； 13.掌握对变频器自身过电流保护的方法； 14.掌握通过参数设定实现变频器带不同类型负载的方法； 15.掌握选择不同类型的信号源设定变频器频率的方法； 16.掌握由故障报警端子实现对变频器的保护方法 17.掌握由模拟量输出端子监视变频器输出频率和电流的方法 18.掌握变频器的使用注意事项； 19.具有使用适当的工具，按照工艺要求，根据电气安装图进行安装变频器的能力； 20.具有根据工艺要求正确选择变频器参数并合理设置参数值以及进行调试的能力； 21.熟悉典型变频调速系统的主要变频器参数及设置原则。 （三）素质目标 1.培养良好的社会公德、职业道德，遵章守纪的良好习惯； 2.养成高尚的社会主义道德品质和文明习惯，尊敬师长，乐于助人，礼貌待人的习惯； 3.培养尊重科学、实事求是、勇于创新的精神； 4.养成科学严谨、认真负责的工作态度； 5.树立安全意识。 五、课程学分与时数分配 《变频器技术》课程共 4 学分、 64 学时，安排在第四学期授课，课程学分与时数分配如表 2所示。 表 2 《变频器技术》课程的教学内容与建议学时