電力傳動(dòng)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(dòng)與控制課程教案課程名稱(chēng)：電力傳動(dòng)與控制課程編號(hào)：學(xué)分學(xué)時(shí)：學(xué)分；學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)分配:理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)授課時(shí)間:學(xué)年第學(xué)期授課班級(jí)：學(xué)生人數(shù):開(kāi)課學(xué)院：任課教師：選用教材：《電力傳動(dòng)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(shí)點(diǎn)、思政內(nèi)容及教學(xué)用時(shí)安排主要知識(shí)點(diǎn)：本章學(xué)習(xí)了異步電動(dòng)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(duì)變壓恒頻控制系統(tǒng)介紹了其機(jī)械特性與功率損耗計(jì)算；針對(duì)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(shí)現(xiàn)方式，即PWM調(diào)制技術(shù)及其各自的實(shí)現(xiàn)方法；轉(zhuǎn)速開(kāi)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(dòng)機(jī)的仿真模型與三相異步電動(dòng)機(jī)的仿真。主要思政點(diǎn)：氣候問(wèn)題、碳達(dá)峰、碳中和問(wèn)題是目前國(guó)際政治領(lǐng)域的焦點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)于電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，也要以碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)為契機(jī)，實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展；電力傳動(dòng)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(shí)備注（實(shí)驗(yàn)、上機(jī)、課外學(xué)習(xí)等安排）實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)：三相異步電動(dòng)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(jì)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(shí)目標(biāo)：（1）了解異步電動(dòng)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(jì)算；（2）掌握異步電動(dòng)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(jì)算；（4）掌握異步電動(dòng)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(shì)；（6）掌握異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻控制的實(shí)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(kāi)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(jì)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(duì)不同的調(diào)速系統(tǒng)計(jì)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(jì)算；會(huì)用工程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；能夠利用Matlab仿真軟件搭建異步電動(dòng)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(shí)驗(yàn)操作，得出正確結(jié)論。學(xué)習(xí)態(tài)度與價(jià)值觀(guān)（情感）目標(biāo)：讓學(xué)生意識(shí)到本領(lǐng)域中的不足之處，激發(fā)其科技報(bào)國(guó)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(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法及穩(wěn)態(tài)機(jī)械性能；（2）異步電動(dòng)機(jī)PWM變壓恒頻（VVCF）控制系統(tǒng)；（3）異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻（VVVF）控制系統(tǒng)；（4）異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻（VVVF）的實(shí)現(xiàn)方式；（5）轉(zhuǎn)速開(kāi)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(shí)際應(yīng)用差別及其優(yōu)缺點(diǎn)；異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法及穩(wěn)態(tài)機(jī)械性能計(jì)算；異步電動(dòng)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(shí)現(xiàn)方式；異步電動(dòng)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(jì)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(duì)系統(tǒng)性能影響的趨勢(shì)。難點(diǎn)：各項(xiàng)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的性能分析與計(jì)算；三種PWM調(diào)制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景；變壓變頻系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與穩(wěn)態(tài)性能計(jì)算；三相異步電動(dòng)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(shū)結(jié)合的講授法；2）討論分析法；3）案例分