28机电一体化技术专业《变频调速技术》课程标准

1《变频调速技术》课程标准一、前言（一）课程基本信息1．课程名称：变频调速技术2．课程类别：专业核心课3．课程编码：0510054．学时：80学时（其中理论教学40学时，课内实训10学时，集中实训30学时）5、适应专业：机电一体化技术专业（二）课程性质本课程是机电一体化技术专业及专业群的一门主干课程，而且是核心专业课程。本课程的教学方式采用理论—实验—实践的一体化的教学方式。电动机是我国工业生产过程中必不可少的重要动力装置，为了满足不同的生产工艺对于电动机调速性能的不同要求，变频器技术应运而生，使用变频器作为电动机驱动器有两个重要的好处：可以显著提高电动机调速系统的调速精度，节能效果显著。本课程重点讲解电力电子器件、变频技术以及交流异步电动机的基本结构、基本原理，使学生掌握变频技术的基本特点；通过对变频器的结构和原理的掌握，能够熟练操作和使用变频器，对于典型故障有初步的检查和维修能力。通过本课程的教学，使学生能够熟练掌握变频器的结构和使用方法，熟悉和掌握变频器在工业领域中的具体应用案例，具备初步的有变频器的自动控制系统设计能力。本课程给学生提供两种不同型号的变频器供学生学习，通过对比让他们了解通用变频器的一般使用方法和故障诊断，具备熟练操作使用变频器的能力。（三）课程标准的设计思路1.课程设置的依据本课程标准根据“2013级《机电一体化技术》专业人才培养方案”的目标要求制定。异步电动机控制技术随着计算机技术的迅速发展取得了长足的进步，不仅可以满足不同的工艺要求，在能源日益匮乏的今天，节能环保技术也正在迅速的发展，并已经在控制技术中得到了广泛的应用。其中的代表就是变频器技术，兼顾了精度要求和节能要求两个方面，在国内外，变频器技术都是一项非常有前途的电动机控制技术，未来的发展前景非常看好。2.课程改革的基本理念本课程以就业为导向，在对本专业所涵盖的岗位群进行任务与职业能力分析的基础上，以各职业岗位群共有的工作任务来确定本课程的基本结构和内容。其总体设计思路是，打破以知识为主线的传统课程模式，转变为以实际操作能力为主线的任务引领型课程模式。课程结构以培养学生实际操作能力为重点，以模块化方式开展教学活动，课程教学可在教室或变频器实验室轮流进行，使学生能够在较短的时间内达到变频器技术课程的基本目标。通过项目分解、任务引领达到理论与实践一体化的综合训练方式，项目贯穿于整个课程教学中，将项目细分为电力电子器件、变频技术原理、电机拖动、变频器结构、安装维护几个部分，每一部分通过完成2-3个子任务来提高学生理论与实践结合的能力，掌握相应的技能，进而最终完成整个项目的集成与设计，通过项目实施培养学生的工程设计和调试维修能力。由于当前新技术发展较快，学生在校学习的专业知识、技能相对滞后与实际的工作岗位技能需求。为保证学生所学知识和技能可以基本满足今后工作中的基本需要，能够走出校门立即从事相关职业，较快较好的适应社会的需求，唯有把培养目标指向学生职业行为能力培养上，使学生有能力适应未来可预见到的实践技能需求上。3.课程目标、内容制定的依据《变频调速技术》课程是机电类高职工科专业开设的实践性很强的技能型专业课程，也是相关专业必修课。它不仅能为相关专业学生考各种国家级职业资格证书做准备，而且为今后学生的实训、2实习、就业打下坚实的基础。4.课程目标实现的途径本课程的突出特点是理论教学与实际训练并重，要求理论必须与操作密切结合，强调技术的应用。针对这一特征，课程内容安排上实践为主，教学次之；教学前半部分详细介绍大功率电力电子器件的原理和使用方法、变频技术的基本原理等内容，并配合实验教学提高教学效果、加深学生的理解和认识。教学后半部分重点讲解变频器的结构和使用方法，训练学生的接线和变频器控制系统设计能力。在教学过程中以“变频器技术的应用为主线”并进行分解，以若干“任务”为支撑，由浅入深，由表及里，逐步深入的了解变频器的内部结构、技术特点、使用特性等内容，通过一个个具体而实际的应用案例，让学生全面了解和掌握变频器控制系统的设计，让他们最终对变频器技术有全面的理解和认识。变频器课程将技术学习和实践导向相融合，采用学与练结合的教学方法，课程内容的选取，紧紧围绕满足工作任务的需要，同时又充分考虑学生对理论知识的掌握和应用，让学生带着问题学习，启发式、互动式、交互式教学方式并存，由理论出发，引导实践，再经过实践中的思考，引起学生的好奇心，激发他们的求知欲，最终让学生由被动学习变为主动学习，提高教学效果。二、课程目标（一）总目标《变频调速技术》课程是一门与工业自动化生产紧密联系的实践性很强的专业课。本课程教学的总目标是使学生在了解和掌握变频器和变频器原理和使用的基础上，培养学生具有较完备的变频器和变频器技术知识、较强的设计能力、拓展能力以及较好的自动化技术设计和实践能力，熟悉变频器控制系统电气原理图的设计；通过变频器控制系统的实际安装、调试、运行，使学生达到能够独立解决简单的工程实际问题，形成爱岗敬业、吃苦耐劳、善于动脑的品格，为本专业的相关课程和顶岗实习，就业做好准备。（二）具体目标1．知识目标·掌握变频器的基本概念、基本类型、典型应用·掌握电力电子器件的基本原理和工作过程；·掌握交直交变频技术；·掌握交交变频技术；·了解电机拖动系统的特点；·掌握变频器的几种常见的控制方式；·了解变频器系统的选择与操作方法；·掌握变频器系统的安装与维护；2．能力目标·能独立设计变频器系统；·能理解和掌握相关术语；·能掌握变频器的基本原理、特点、类型、分类、应用场合；·能正确安装变频器，正确完成外部接线；·能正确使用变频器；·能独立完成教学规定的实验；·能对实验现象进行正确合理的解释；·会查阅产品说明书和相关技术手册；·能看懂变频器控制系统电气原理图；·能判断和排除变频器典型故障；3．素质目标3在教学中着力培养学生的创新能力和严谨求实的科学态度、引导学生形成正确的科学观、世界观、人生观。要求学生掌握变频技术和变频器基本原理和使用方法，通过“举一反三”使其理解变频器在不同工业生产领域的典型使用情况，并自己会分析和解决实际问题；教学中不断通过例证使其对变频器的认识由简单到复杂，由粗浅到深刻，真正理解和认识变频技术的科学价值和应用价值。在教学过程中，实现上述课程目标的要求是一个有机的过程，在掌握知识的过程中，既有能力的训练，也有方法的了解和运用，更有态度、情感和价值观的体验与培养。掌握知识不是课程学习的唯一和最终目标，而是全面提高专业素养的基础和载体。在教学中要重点培养学生的克服困难的决心和信心，自我控制能力、团结合作能力、分析和学习能力、协调沟通能力、认真严谨的态度、谦虚谨慎的作风、良好的心理承受能力和正确的社会责任感。三、内容标准模块一【公共基础模块】（10学时）知识内容要求技能与态度要求1.变频器技术概述（2学时）①变频技术的发展。②变频器的基本类型。③变频器的应用。2.电力电子器件（4学时）①电力二极管(PD)简介②晶闸管(SCR)简介③门极可关断晶闸管(GTO)简介④电力晶体管(GTR)简介⑤绝缘栅双极型晶体管(IGBT)简介⑥MOS控制晶体管(MCT)简介⑦静电感应晶体管(SIT)简介⑧集成门极换流晶闸管(IGCT)简介⑨智能功率模块(IPM)简介⑩电力MOS场效应晶体管(P-MOSFET)简介3.电动机与拖动系统（4学时）①异步电动机工作原理。②异步电动机的机械特性与运行特性。③负载的机械特性。④拖动系统与传动机构。1.变频技术的理论基础、发展动力和今后的发展趋势；交-交变频和交-直-交变频基本原理，变频器的控制方式和分类；在节能方面、自动化系统中、提高工艺水平和产品质量方面的应用；2.PD、SCR、GTO、GTR、IGBT、MCT、SIT、IGCT、IPM、P-MOSFET的结构与伏安特性、主要参数、使用方法；3.异步电动机的结构、变频调速技术的理论依据、异步电动机的铭牌参数、等效电路及其平衡方程式、功率及转矩的计算公式；4.机械特性曲线的绘制、异步电动机的起动、制动、工作点的调整，异步电动机的调速方法；5.恒转矩负载、恒功率负载和二次方率负载的特点；6.拖动系统的组成、传动机构的作用及系统参数；模块二【基本技能模块】（8学时）知识内容要求技能与态度要求1.交-直-交变频技术（2学时）①整流电路；②中间电路；③逆变电路的工作原理及基本形式；④电压型逆变电路工作原理及基本形式；⑤电流型逆变电路工作原理及基本形式；1.整流电路的基本工作原理和计算方法；2.电压型逆变电路和电流型逆变电路的工作原理及其区别。3.熟练掌握SPWM控制技术。4.了解电压空间矢量控制的PWM技术。5.单相输出交-交变频技术的原理。4⑥SPWM控制技术；⑦电流跟踪控制的PWM逆变器；⑧电压空间矢量控制的PWM逆变器；2.交-交变频技术（2学时）①单相输出交-交变频电路；②三相输出交-交变频电路；③矩形波交-交变频电路；3.变频器的控制方式（4学时）①U/f控制；②转差频率控制（SF控制）；③矢量控制（VC控制）；④直接转矩控制；⑤单片机控制；6.熟练掌握变频器的三种常用控制方式。7.U/f控制的特点。8.转差频率控制的特点。9.矢量控制技术的特点。10.良好的团队合作意识。模块三【综合技能模块】（12学时）知识内容要求技能与态度要求1.变频系统的选择与操作（12学时）①变频器的原理框图与接线端子；②变频器的频率参数及预置；③变频器的主要功能及预置；④变频器的选择；⑤变频调速系统的主电路及电器选择；⑥变频器系统的控制电路；⑦变频器的操作与运行；⑧外接给定电路；⑨变频器与PLC的连接；1.变频器的接线端子使用方法。2.变频器的参数设置。3.具备识读变频器原理图框的能力。4.绘制电路装配草图，完成基本电气控制电路的配线。5.使用常用仪器对变频器和电动机性能测试。6.良好的团队合作意识。5模块四【基本技能训练模块】（12学时）知识内容要求技能与态度要求1.变频器的安装与维护（12学时）①变频器的储存与安装；②变频器的抗干扰；③变频器系统的调试；④变频器的维护与检查；⑤变频器的常见故障及处理；1.具备阅读变频器使用说明书的能力。2.识读变频异步电动机基本参数。3.变频器控制系统的调试方法。4.排除常见故障。模块五【工程设计应用模块】（8学时）知识内容要求技能与态度要求1.变频器应用实例（8学时）①变频调速技术在风机上的应用；②空气压缩机的变频调速及应用；③变频器在供水系统节能中的应用；④变频技术在中央空调系统中的应用；1.完成变频异步电动机基本参数的设置。2.具备变频器控制系统的初步设计能力。3.具备变频器控制系统的参数调试能力。4.良好的团队合作意识。四、实施建议（一）教学组织1．教学过程中，应立足于坚持学生实际操作能力的培养，采用项目教学，以任务引领型项目提高学生学习兴趣；2．本课程教学以“教”、“学”、“练”互动结合，教师示范，学生操作，学生提问，教师解答、指导。教师选用工程典型案例讲解，示范操作，学生进行分组操作训练，让学生在操作过程中，熟悉系统的外部接线、程序的编写、调试、运行。同时学会分解项目、设计最优程序；在教学过程中，方式灵活机动，淡化理论与实践环节的界限，充分利用教学仪器、实验设备将要讲授的内容展示或演示出来；理论通过实验获知，实验通过理论的指导得到领悟；课堂上教师讲解生动、具体，学生如身临其境，效果自然很好；在教学过程中教师关注本专业领域新技术、新设备、新应用实例，课堂上可作为教学补充内容，扩展学生眼界，使学生贴近生产现场和时代要求。（二）教材编写1．依据本课程标准编写教材；2．教材应充分体现任务引领实践导向的课程设计思想，以模块化为主线设计教材，培养学生学习、运用能力；3．教材在内容上应重点突出，还应把变频器发展的新知识、新技术融入教材，拓展学生眼界与课外知识，顺应岗位需求；4．教材以学生为本，文字通俗、表达简练，内容展现应图文并茂，图例与案例能引起学生兴趣，重在提高学生学习的主动性和积极性；5．教材中注重实践内容的可操作性，强调在操作中理解与应用理论。6（三）教学评价好的考查