2017变频控制技术实验教学大纲

变频控制技术课程实验教学大纲
课程名称：《变频控制技术》课程编码：060141001
课程类别：专业课课程性质：必修
适用专业：自动化
适用教学计划版本：自动化专业2017版教学计划
课程总学时：40
实验（上机）计划学时： 8
开课单位：自动化与电气工程学院
一、大纲编写依据
1．自动化专业2017版教学计划；
2．自动化专业《变频控制技术》理论教学大纲对实验环节的要求；
3．近年来《变频控制技术》实验教学经验。

二、实验课程地位及相关课程的联系
1．《变频控制技术》是自动化专业重要的专业课程；
2．本课程实验项目是《变频控制技术》课程综合知识的运用；
3．本课程实验项目是加深理解变频技术原理及控制技术；
4. 本课程实验项目是掌握变频器的操作方法和变频器基本参数的调试；
5．本课程实验以《电机拖动基础》、《电力电子技术》和《PLC控制技术》等为先修课；
6．本课程实验为后续的《运动控制系统综合设计》、《过程控制系统综合设计》、《现场总线控制系统》和《机器人技术及应用》和毕业设计等教学准备知识。

三、实验目的、任务和要求
1．深入理解交流电动机变频调速的基本理论和控制技术；
2. 掌握变频器的操作方法和变频器基本参数的调试；
3．培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力；
4．通过实验使学生能够正确使用电力电子及电气传动教学实验设备和PLC电气控制设备，具有根据实际情况调节测试参数的能力，掌握科学的实验方法；
5．熟悉示波器和万用表的使用方法，学会各种数据和波形的测量方法；
6．培养正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正确书写实验报告的能力。

四、教学方法、教学形式、教学手段的特色
教学方法：
采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；重点讲授每个实验的实验目的、原理、实验基本要求和实验内容；引导和鼓励学生利用所学理论知识解决实验中出
现的问题，培养学生的自学能力；对实验设计进行讨论，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生利用标准、规范及手册等技术资料的能力。

联系实际并注重培养学生的创新能力。

教学形式：
根据实验题目要求，讲解实验步骤，辅导学生实验内容，讨论设计思想，验收实验结果，批改实验报告。

可根据实验难易程度，演示部分实验过程。

教学手段：
以教材和实验指导书为指导，为了提高学生的实验水平，可适当介绍一些开发实例，介绍比较前沿的技术。

五、实验内容和学时分配
实验一矢量变换控制与直接转矩控制变频调速系统静态、动态性能的研究
1、实验目的：
了解以TMS320F240为核心构成的全数字控制感应电机变频调速实验系统的硬件与软件组成；加深采用磁场定向控制（FOC）与直接转矩控制（DTC）的感应电机变频调速闭环控制系统的工作原理的理解；通过观察逆变器输出电压电流的波形，研究两种不同控制系统的稳态与动态特性以及有关控制参数变化的影响。

2、实验要求：
熟悉实验原理，正确连接实验线路，如实记录实验数据，解决实验过程中出现的问题，得到正确的结论，并认真书写实验报告。

3、实验内容：
熟悉变频调速实验系统的配置与结构，在此基础上完成实验接线；并通过仔细阅读“MCL-13(V1.1)上位机程序使用说明”，熟悉在上位机界面上进行实验操作的方法。

通过观察逆变器输出电压电流的波形，研究两种不同控制系统的稳态与动态特性。

通过修改有关控制参数，研究对系统性能的影响。

4、主要仪器设备：
MCL－Ⅲ型教学实验台；MCL－13闭环变频系统组件；电机导轨、直流发电机；MEL—03三相可调电阻器；异步电动机M04；双踪示波器；上位机和通讯联接线机内安装有实验所需软
件。

实验二西门子变频器参数的设定方法
1、实验目的：
了解并掌握变频器、面板控制方式，参数的设置并能用面板控制变频器调速。

2、实验要求：
1）列出变频器参数设置表；
2）写出调试过程的步骤；
3）写出调试过程中观察到的现象，总结调试过程中的经验或教训。

3、实验内容：
熟悉西门子变频器MM420面板，用面板控制变频器调速从0～50Hz、及反转运行转。

面板控制变频器点动运行，观察电动机的运行情况。

4、主要仪器设备：
1）THSMS-C实验台一台；
2）西门子MM420变频器一台。

实验三变频器数字量输入的设定
1、实验目的：
1）掌握MM420变频器基本参数的输入方法；
2）掌握MM420变频器输入端子的操作控制方式；
3）熟练掌握MM420变频器的运行操作过程。

2、实验要求：
1）绘出实验用I/O分配表、I/O接线图、梯形图，列出变频器参数设置表；
2）写出调试程序的步骤；
3）写出调试过程中观察到的现象，总结调试过程中的经验或教训。

3、实验内容：
变频器在实际使用中，经常用PLC来控制一些生产设备中的变频器，进而对电动机进行正转、反转、点动等运行。

要求按下正向起动按钮SB1，变频器控制电动机正向运转，正向起动时间为7秒，变频器的输出频率为35赫兹；按下反向起动按钮SB2，变频器控制电动机反向运转，反向起动时间为7秒，变频器的输出频率为35赫兹；按下停止按钮SB3，变频器控制电动机在8秒内停止运转。

4、主要仪器设备：
1）THSMS-C实验台一台；
2）西门子MM420变频器一台。

实验四变频器模拟量的PID控制
1、实验目的：
1）掌握MM420变频器的模拟信号控制；
2）掌握MM420变频器基本参数的输入方法；
3）熟练掌握MM420变频器的运行操作过程。

4）了解变频器与PLC模拟量之间使用电压调节控制电机做闭环调速
2、实验要求：
1）绘出实验用I/O分配表、I/O接线图、梯形图，列出变频器参数设置表；
2）写出调试程序的步骤；
3）写出调试过程中观察到的现象，总结调试过程中的经验或教训。

3、实验内容：
1）通过模拟输入端的模拟量控制电动机转速的大小；
2）变频器与PLC及电机组成闭环调速系统，控制电动机转速的大小。

4、主要仪器设备：
1）THSMS-C实验台一台；
2）西门子MM420变频器一台。

六、教材（讲义、指导书）
1. 《变频控制技术实验指导书》付文付丽君编，沈阳理工大学校内出版
2. 《西门子变频器实验指导书》，付丽君、康代红编，沈阳理工大学内部出版
3. 《MCL-III型电力电子及电气传动教学实验装置指导书》，求是公司
4. 《THSMS-C型网络型可编程控制器高级实验装置指导书》，天煌公司
5. 《变频控制技术及应用》，付丽君编，人民邮电出版社，出版时间：2015年
6.《电力拖动自动控制系统-运动控制系统设计第4版》，阮毅、陈伯时编，机械工业出版社，2010年
七、考核方法和评分标准
1．按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习准备，实验过程的考查，实验操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。

2．实验评分应包括三个方面：
实验预习回答问题占20%；
实验操作能力及实验纪律占40%；
实验报告占40%。

3．评分等级:
评定成绩分优、良、中、及格和不及格五个等级。

优：90分以上
良：80——89分
中：70——79分
及格：60——69分
不及格：59分以下
4．具体评定标准如下:
优:实验纪律、预习、操作技能均好，实验报告书写工整无原则错误，小错误在两个以下；
良：实验中纪律预习、操作技能较好，实验报告中原则错误不超过一个；
中：实验中纪律预习、操作技能较好，实验报告中原则错误不超过两个；
及格：实验中纪律预习、操作技能较好，实验报告中原则错误不超过三个；
不及格：实验中严重违章违纪，预习考查、实验技能均差，抄袭报告，不参加实验就写报告，报告中数据、表格均有错误者。

八、备注
1．本实验教学大纲一般随课程进度进行安排，也可集中安排；
2．完成实验教学内容，并提交相应实验报告，以优良制填报实验成绩单，然后作为参考记入该课程总成绩中。