探索基于工作過程導向的高職《變頻器控制技術》課程教學內容設計

錢海月

摘要：在《變頻器控制技術》課程建設中，基于工作過程實施教學，以培養學生的職業能力為目標，對教學內容進行整合與重構，在實際教學中取得較好的效果。

關鍵詞：課程建設；基于工作過程；職業能力

G712；TM921.51-4

《變頻器控制技術》是自動化技術專業必修的核心課程，也是目前應用最廣泛的應用技術型課程，具有極強的實踐性、綜合性和創造性。本課程的教學目標是：通過對《變頻器控制技術》課程的學習，掌握變頻器應用與的相關理論知識，能完成變頻調速系統的設計、安裝、調速與維修等。樹立環保、節能、安全意識等，為發展職業能力奠定良好的基礎。在教學中，筆者改變了傳統的學科結構體系模式的教材和教學方法，進行了基于工作過程導向的理論與實踐教學改革實踐，取得了較好的效果。

一、學習目標設計

1.能力目標。能根據要求熟練設置變頻器的參數并運行變頻器，知道變頻器的主要應用場合；能根據工程要求選用變頻器，并用于實踐工程設計；會按規范要求安裝、調試維護變頻器；能按功能模塊分析變頻器工作過程，對典型故障能進行分析；會使用變頻器的常用維修儀表及工具，掌握變頻器維修、維護的常見方法，具備一般故障的檢測、分析、維修能力；

2.知識目標。 掌握變頻調試的控制方式；掌握變頻器主電路的基本組成及工作原理； 掌握變頻器的常用功能； 掌握變頻調速系統的設計及構成； 掌握變頻器的運行及維護；掌握變頻調速系統的設備選型原則與方法；

3.素質目標。具備識讀變頻器使用說明書和使用手冊等技術資料的素質；培養學生具有用電安全意識、產品質量意識、節能環保意識、團隊協作意識、相互溝通意識、自主學習意識；養成規范的操作習慣、科學的思維方法等職業素質，以適應職業生涯發展的需要。

二、內容選取

內容選取按照符合就業崗位行業發展、學生未來發展需要的原則選取。依據自動化技術專業相關的典型工作任務，實現其控制系統的安裝與調試，以及完成工作所需的職業能力素質要求，結合行業技術發展要求，充分考慮學生未來職業發展需要等方面，對教學內容進行單元設計，形成本課程的具體學習型任務。設置基于工作過程為導向的工作任務內容。共設置了4個項目，每個項目包含不同的工作任務。

項目一音樂噴泉的變頻控制系統包含四個工作任務：（1）認識變頻器；（2）整流電路的檢測；（3）中間直流環節的檢測；（4）逆變電路的檢測。主要完成的學習內容有：認識變頻器、變頻器的基本結構、電力電子器件、整流電路的原理、逆變電路的原理、制動電路的原理。

項目二化工廠泵與攪拌機的變頻控制系統包含三個工作任務：（1）變頻器的數字量輸入控制；（2）變頻器的V/F控制；（3）變頻器的模擬量輸入/輸出控制。主要完成的學習內容有：變頻器外部端子結構功能、變頻器參數結構及功能、變頻器的控制方法、變頻器的基本控制功能、變頻器的特殊功能。

項目三電機電機變頻調速系統的安裝與調試包含三個工作任務：1）變頻器控制電機點動/連續運行；2）變頻器控制電機正反轉運行； 3）變頻器控制電機多段速運行。主要完成的學習內容有：變頻調速系統的結構、變頻調速系統各元器件的選用原則、變頻調速系統的設計、變頻調速系統典型控制線路。

項目四單泵恒壓供水變頻控制系統的安裝與調試包含兩個工作任務：變頻器的PID控制和變頻和工頻的切換控制。主要完成的學習內容有：變頻器的PID 控制功能和變頻與工頻切換的注意事項。

三、教學內容安排

根據上述典型任務所涵蓋的學習內容，對教學內容進行整合與重構，具體教學內容如下：

任務1.1認識變頻器。學習目標為：

1.認識國內、外常見變頻器的型號與外形并了解其性能；

2.能識別變頻器銘牌、外圍器件等；

4.能熟練進行變頻器的面板操作。

5.理解變頻器調速的原理及實現；

7.了解變頻器的分類、應用背景。

任務1.2整流電路的檢測。學習目標為：

1.能用萬用表檢測各種電力電子器件；

2.能用萬用表簡單檢測變頻的整流電路；

3.掌握變頻器的主電路、接口電路；

4.理解三相橋式整流電路的原理；

任務1.3中間直流環節的檢測。學習目標為：

1.能用萬用表檢測限流電阻、濾波電容等；

2.能檢測旁路器件；

3.掌握中間電路的構成；

4.理解限流電阻、高壓指示電路等的作用；

任務1.4逆變電路的檢測。學習目標為

1.能用萬用表檢測逆變電路；

2.理解電壓型逆變電路的原理；

3.理解SPWM控制；

4.掌握變頻器的工作環境要求，輸入側高次諧波對外部設備的影響及其抗干擾措施；

任務2.1變頻器的數字量輸入控制 學習目標為：

1.能熟練的進行變頻器功能碼的設置；

2.能熟練操控變頻器的運行；

3.掌握變頻器數字量輸入端功能；

4.掌握變頻器數字輸出端功能；

任務2.2變頻器的V/F控制。學習目標為：

1.能熟練操控變頻器的運行；

2.掌握變頻器的V/F控制；

3.理解變頻器的SF控制；

4.理解變頻器的矢量控制；

5.掌握變頻器V/F曲線的設置。

任務2.3變頻器的模擬量輸入/輸出控制。學習目標為：

1. 能熟練操控變頻器的運行；

2. 了解模擬量控制應用背景；

3. 掌握相關工作參數功能；

4. 掌握變頻器模擬量輸入/輸出端功能；

任務3.1變頻器控制電機點動/連續運行。學習目標為：

1.能設置變頻器的功能參數；

2.會識讀變頻器的點動/連續運行控制線路的原理圖；

3.能正確安裝控制線路；

4.能調試控制線路，實現點動/連續運行控制；

5.了解點動/連續運行控制控制應用背景；

6.掌握變頻調速系統的構成及元器件的作用及選擇；

任務3.2變頻器控制電機正反轉運行。學習目標為：

1.能識讀變頻器的正反轉控制線路的原理圖；

2.能根據控制要求設置變頻器參數；

3.能調試控制線路，實現正反轉控制。

4.了解正反轉控制應用背景；

任務3.3變頻器控制電機多段速運行。學習目標為：

1.識讀變頻器的多段速控制線路的原理圖；

2.能根據控制要求設置變頻器參數；

3.能調試控制線路，實現多段速控制；

4.了解多段速控制應用背景；

任務4.1 變頻器的PID控制。學習目標為：

1.識讀變頻器的PID控制線路的原理圖；

2.能根據控制要求設置變頻器參數，整定PID參數；

3. 掌握PID系統控制原理；

任務4.2 變頻和工頻的切換控制。學習目標為：

1.識讀變頻器的工頻/變頻切換控制線路的原理圖；

2. 能調試控制線路，實現工頻/變頻切換控制。

3. 掌握工頻/變頻切換控制的設計方案；

4. 掌握變頻器的安裝與布線；

5. 了解日常維護的主要內容和方法。