本书是围绕“电力电子技术应用设备和运动控制技术应用设备的调试与维护” 岗位职业能力而开发的项目化教程。 全书六个项目,分别以内圆磨床主轴电动机、开关电源、龙门刨床工作台、变频器、带式输送机和行走机械手为载体,包含晶闸管整流调压(AC/DC 变换)技术知识及应用、直流斩波( DC/DC 变换)技术知识及应用、变频调速技术知识及应用、步进驱动技术知识及应用、伺服驱动技术知识及应用等内容。项目一、二、四着重在电力电子技术应用,项目三、五、六着重在运动控制技术应用,项目一、二、四与项目三、五、六做了技术上的无缝衔接,学习者可以根据需要学习其中的某几个项目。

本书适合作为高等职业院校机电一体化技术、电气自动化技术等专业的教材,也可作为社会和企业相关专业人员的培训和自学教材。

       党的二十大报告指出:“ 统筹职业教育、高等教育、继续教育协同创新,推进职普融通、产教融合、科教融汇,优化职业教育类型定位。” 由此可以看出,校企合作、产教融合是职业教育特征,是贯穿职业教育人才培养、课程建设与教材建设的主线。 本书是落实党的二十大报告精神、对接企业岗位需求、由校企人员共同合作、精选典型的体现电力电子技术和运动控制技术的设备作为载体、围绕相关岗位职业能力而开发的项目化教程。
       电力电子技术和运动控制技术是自动化类专业的核心课程,其中电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行控制和变换的技术,也是运动控制技术的基础;运动控制技术是以各类电动机为控制对象,以电力电子装置驱动电动机,以计算机为控制手段的技术,两门技术及应用紧密关联。因此,本书对这两门技术的内容进行了整合优化并采用项目化形式呈现,突出技术应用能力的培养,在任务实施中掌握技术,在技术应用中
融入电源变换原理、变频调速原理、伺服驱动工作原理等理论知识。 本书的特色如下:
        在整体结构上,以覆盖典型技术的电气装置和运动控制系统为载体,共设计了六个项目,项目按照从单一技术到综合技术的应用逻辑顺序展开( 见图 1) 。 项目一、项目二分别以内圆磨床主轴电动机调压装置和开关电源为载体,体现可控整流( AC/DC) 和直流斩波( DC/DC) 等直流调压技术;项目三以龙门刨床工作台直流调速系统为载体,体现直流调速技术、检测技术和 PID 等技术的综合应用;项目四以变频器为载体,体现整流、逆变( DC/AC) 、变频技术;项目五以带式输送机控制系统为载体,体现了变频调速技术、检测技术和 PLC 等综合应用技术;项目六以行走机械手的速度与位置控制系统为载体,体现了伺服控制技术、检测技术和 PLC 等技术的综合应用。

       在内部结构上,采用“ 项目导向、任务驱动” 的结构。 每个项目都由真实可操作的工作任务驱动,按照“ 项目描述→项目目标→若干任务→拓展应用” 的结构来编写,每个任务均按照“ 任务描述→任务分析→相关知识→任务实施→练习” 的结构展开,体现以实践操作为重点,以理论知识为背景,注重学生技术应用能力和创新能力的培养。在教学内容上,本书以岗位工作任务为依据,同时融入国家职业资格标准( 高级维修电工、技师) 相关内容,并落实课程思政要求,每个项目设计思政小故事( 可扫描二维码阅读) ,以激发学生的爱国情怀,坚定科技兴国的信念。

        本书在第一版的基础上,主要做了两方面修订:一是调整和修改了文字内容;二是增加了视频资源和思政小故事。 文字内容方面:调整了所有项目任务及任务内部结构,并优化了任务的内容。 其中项目四 ~ 项目六的任务及内容改动较大,任务描述及任务实施的内容较之前更加具体。 视频资源方面:给每个任务都增加了视频,视频内容包括对抽象概念和原理性知识的讲解,以及对设备运行过程、调试过程的现场展示等。 读者
通过扫描二维码可以随时进行学习。
        本书是由常州工业职业技术学院、南京科技职业学院、三菱电机自动化( 中国) 有限公司及亚龙科技集团有限公司共同开发的项目化教材,由常州工业职业技术学院李月芳、蒋正炎任主编,南京科技职业学院陈東任副主编。 其中,李月芳编写了项目三、项目四,并负责全书的内容组织、提纲制订和统稿工作;蒋正炎编写项目五、项目六;陈柬编写了项目一、项目二;三菱电机自动化(中国)有限公司杨弟平提供了技术支持;李月芳、章丽红等录制了视频资源。 本书在编写过程中,还得到了常州三禾工自动化科技有限公司、浙江天煌科技实业有限公司的大力支持,在此表示衷心的感谢!
       限于编者水平,书中难免存在疏漏与不妥之处,敬请广大读者批评和指正。
                                                                                    编 者
                                                                              2024 年 7 

项目一 内圆磨床主轴电动机调压装置的分析与调试  1

项目描述  1

项目目标  1

任务一 认识晶闸管  2

任务二 单相半波可控整流电路的分析与调试  9

任务三 单相桥式可控整流电路的分析与调试  21

任务四 三相桥式可控整流电路的分析与调试  31

拓展应用  46

项目二 开关电源的分析与调试  52

项目描述  52

项目目标  52

任务一 认识 GTR、功率 MOSFET、IGBT  53

任务二 直流斩波( DC/DC 变换) 电路调试  60

任务三 半桥型开关稳压电源电路调试  71

拓展应用  81

项目三 龙门刨床工作台直流调速系统分析与调试  89

项目描述  89

项目目标  89

任务一 认识直流调速系统  90

任务二 开环直流调速系统机械特性测试  99

任务三 转速负反馈直流调速系统静特性测试  105

任务四 转速电流双闭环直流调速系统静特性测试  123

拓展应用  130

项目四 变频器认识与操作  131

项目描述  131

项目目标  131

任务一 认识变频器  132

任务二 通过变频器操作面板实现电动机调速  148

任务三 通过外部开关控制变频器实现电动机调速  157

拓展应用  163

项目五 带式输送机控制系统安装与调试  166

项目描述  166

项目目标  166

任务一 带式输送机启停控制  168

任务二 带式输送机多段速调速控制  175

任务三 带式输送机模拟量调速控制  181

任务四 带式输送机物料分拣控制系统安装与调试  191

任务五 带式输送机 RS-485 通信调速控制  206

拓展应用  213

项目六 行走机械手的速度与位置控制系统安装与调试  217

项目描述  217

项目目标  217

任务一 行走机械手步进驱动系统安装接线  218

任务二 行走机械手步进驱动系统编程调试  229

任务三 行走机械手伺服驱动系统安装接线  237

任务四 行走机械手伺服驱动系统编程调试  253

拓展应用  261

李月芳，女，就职于常州工业职业技术学院，教授。本科毕业于郑州纺织工学院（工业自动化专业），研究生毕业于江苏大学 （电力电子与电力传动专业）。主持省部级教研课题5项，主编国家规划教材1本、省重点教材1本，第一作者发表论文20余篇，主持技术开发项目10余项，授权专利5项。江苏省青蓝工程学术带头人，全国机械职业教育教学指导委员会自动化专指委委员、全国职业院校技能大赛裁判员。蒋正炎，男，就职于常州工业职业技术学院，智能控制学院院长，教授。本科毕业于江南大学（电气工程及其自动化专业），研究生毕业于江苏大学（计算机应用技术专业）。荣获国家教学成果奖二等奖2项、江苏省教学成果奖一等奖2项和二等奖1项，获得江苏省高校科研成果奖和江苏省轻工业科技进步奖4项，主编十二五、十三五、十四五国家规划教材、江苏省重点教材11本。获评中国轻工业职业教育教学名师、江苏省“333工程”第三层次培养对象，主持领衔江苏省职业教育教师教学创新团队、江苏省高校优秀科技创新团队、江苏省青蓝工程优秀教学团队、全国机械行业职业教育服务先进制造专业领军教学团队。担任2017-2023年全国职业院校技能大赛中职机器人技术应用赛项专家组组长、裁判长，江苏省职业院校技能大赛中职组装备制造大类、能源材料大类专家组长。

本书以岗位工作任务为依据,同时融入国家职业资格标准( 高级维修电工、技师) 相关内容,并落实课程思政要求,每个项目设计思政小故事( 可扫描二维码阅读) ,以激发学生的爱国情怀,坚定科技兴国的信念。