電力傳動與控制 教案-第3章 基于穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的異步電機(jī)控制

電力傳動與控制課程教案課程名稱：電力傳動與控制課程編號：學(xué)分學(xué)時：學(xué)分；學(xué)時學(xué)時分配:理論學(xué)時實驗學(xué)時授課時間:學(xué)年第學(xué)期授課班級：學(xué)生人數(shù):開課學(xué)院：任課教師：選用教材：《電力傳動與控制》

第三章基于穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的異步電機(jī)控制主要知識點(diǎn)、思政內(nèi)容及教學(xué)用時安排主要知識點(diǎn)：本章學(xué)習(xí)了異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法的基本原理及穩(wěn)態(tài)機(jī)械特性；變壓恒頻和變壓變頻控制系統(tǒng)的機(jī)械特性與數(shù)學(xué)模型；針對變壓恒頻控制系統(tǒng)介紹了其機(jī)械特性與功率損耗計算；針對變壓變頻控制系統(tǒng)則主要強(qiáng)調(diào)基本思想和基頻以上、基頻以下兩種轉(zhuǎn)速控制思想；變壓變頻控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，即PWM調(diào)制技術(shù)及其各自的實現(xiàn)方法；轉(zhuǎn)速開環(huán)/閉環(huán)變壓變頻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的基本概念及特點(diǎn)；轉(zhuǎn)速閉環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)；異步電動機(jī)的仿真模型與三相異步電動機(jī)的仿真。主要思政點(diǎn)：氣候問題、碳達(dá)峰、碳中和問題是目前國際政治領(lǐng)域的焦點(diǎn)問題。對于電力傳動控制系統(tǒng)領(lǐng)域來說，也要以碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)為契機(jī)，實現(xiàn)綠色、低碳、循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展；電力傳動與控制技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，是新型工業(yè)化不可或缺的技術(shù)支撐?！?學(xué)時備注（實驗、上機(jī)、課外學(xué)習(xí)等安排）實驗2學(xué)時：三相異步電動機(jī)PWM變壓恒頻控制系統(tǒng)。課后作業(yè)：第三章思考題與習(xí)題；課后以小組為單位，設(shè)計第三章課后習(xí)題3-4中的異步電機(jī)，以圖3-37為例，利用Matlab軟件嘗試搭建該系統(tǒng)。本章教學(xué)目標(biāo)：知識目標(biāo)：（1）了解異步電動機(jī)的工作原理及其結(jié)構(gòu)，掌握轉(zhuǎn)速控制方法和機(jī)械特性的基礎(chǔ)計算；（2）掌握異步電動機(jī)PWM變壓恒頻控制系統(tǒng)的機(jī)械特性和數(shù)學(xué)模型；（3）掌握變壓恒頻控制系統(tǒng)下的機(jī)械特性與功率損耗計算；（4）掌握異步電動機(jī)變壓變頻控制系統(tǒng)的基本思想；（5）掌握基頻以下轉(zhuǎn)速控制和基頻以上轉(zhuǎn)速控制的基本原理及其差別與各自的優(yōu)勢；（6）掌握異步電動機(jī)變壓變頻控制的實現(xiàn)方式；（7）掌握三種基礎(chǔ)的PWM調(diào)制技術(shù)；（8）掌握轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；（9）掌握轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念及特點(diǎn)；（10）掌握轉(zhuǎn)速閉環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與機(jī)械特性計算。能力目標(biāo)：能夠掌握三種PWM調(diào)制技術(shù)的原理；能夠針對不同的調(diào)速系統(tǒng)計算其基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)械特性；掌握變壓恒頻與變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成、靜態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)的計算；會用工程設(shè)計簡單的異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；能夠利用Matlab仿真軟件搭建異步電動機(jī)控制系統(tǒng)模型，并根據(jù)要求進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)；能夠按要求進(jìn)行正確規(guī)范的實驗操作，得出正確結(jié)論。學(xué)習(xí)態(tài)度與價值觀（情感）目標(biāo)：讓學(xué)生意識到本領(lǐng)域中的不足之處，激發(fā)其科技報國的使命感；給學(xué)生注入電氣工程師應(yīng)該具備的基本素質(zhì)和要求；了解電機(jī)先輩們創(chuàng)業(yè)的艱辛，學(xué)習(xí)其艱苦奮斗、勇于奉獻(xiàn)的電氣精神。從電機(jī)傳動領(lǐng)域的發(fā)展趨勢中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。本章教學(xué)內(nèi)容摘要：（1）異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法及穩(wěn)態(tài)機(jī)械性能；（2）異步電動機(jī)PWM變壓恒頻（VVCF）控制系統(tǒng)；（3）異步電動機(jī)變壓變頻（VVVF）控制系統(tǒng)；（4）異步電動機(jī)變壓變頻（VVVF）的實現(xiàn)方式；（5）轉(zhuǎn)速開環(huán)/閉環(huán)變壓變頻控制系統(tǒng)。本章教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及相應(yīng)的教學(xué)方法、手段：重點(diǎn)：三種PWM調(diào)制技術(shù)的原理與實際應(yīng)用差別及其優(yōu)缺點(diǎn)；異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法及穩(wěn)態(tài)機(jī)械性能計算；異步電動機(jī)PWM變壓恒頻（VVCF）控制系統(tǒng)構(gòu)成與機(jī)械特性分析；變壓變頻控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)方式；異步電動機(jī)仿真的波形，波形的各關(guān)鍵點(diǎn)，機(jī)械性能分析；工程設(shè)計方法的基本思路，典型系統(tǒng)的性能指標(biāo)及參數(shù)變化對系統(tǒng)性能影響的趨勢。難點(diǎn)：各項轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的性能分析與計算；三種PWM調(diào)制技術(shù)的實際應(yīng)用場景；變壓變頻系統(tǒng)的實現(xiàn)與穩(wěn)態(tài)性能計算；三相異步電動機(jī)的Matlab模型的建立和調(diào)試。教學(xué)方法、手段：課程采用多種教學(xué)方法，有：1）課堂上以多媒體課件和板書結(jié)合的講授法；2）討論分析法；3）案例分