電力電子變換與控制技術(shù)理論題集姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.電力電子變換器的主要類型包括：

(1)逆變器

(2)變壓器

(3)整流器

(4)交流調(diào)壓器

答案：①③④

解題思路：電力電子變換器主要類型包括將直流轉(zhuǎn)換為交流（逆變器）、將交流轉(zhuǎn)換為直流（整流器）以及調(diào)節(jié)交流電壓（交流調(diào)壓器）。變壓器雖然也是一種電力電子設(shè)備，但其主要功能是電壓變換，而非電力電子變換。

2.電力電子變換器的控制策略有：

(1)電壓控制

(2)頻率控制

(3)脈寬調(diào)制

(4)開關(guān)頻率控制

答案：①②③④

解題思路：電力電子變換器的控制策略涉及對電壓、頻率、脈寬以及開關(guān)頻率的調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)所需的電力轉(zhuǎn)換和控制功能。

3.電力電子變換器的主要損耗包括：

(1)導(dǎo)通損耗

(2)關(guān)斷損耗

(3)漏感損耗

(4)熱損耗

答案：①②④

解題思路：電力電子變換器在工作過程中會產(chǎn)生導(dǎo)通損耗和關(guān)斷損耗，這些損耗主要轉(zhuǎn)化為熱量，導(dǎo)致熱損耗。漏感損耗雖然存在，但通常不是主要損耗形式。

4.電力電子變換器的開關(guān)頻率選擇應(yīng)考慮以下因素：

(1)電流諧波

(2)電壓諧波

(3)環(huán)境溫度

(4)諧振頻率

答案：①②③④

解題思路：開關(guān)頻率的選擇會影響電流和電壓諧波的產(chǎn)生，同時也要考慮環(huán)境溫度和系統(tǒng)諧振頻率，以保證變換器穩(wěn)定運行。

5.電力電子變換器的控制環(huán)路設(shè)計主要目的是：

(1)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

(2)減少系統(tǒng)誤差

(3)提高系統(tǒng)響應(yīng)速度

(4)提高系統(tǒng)魯棒性

答案：①②③④

解題思路：控制環(huán)路設(shè)計旨在實現(xiàn)上述所有目標，以保證電力電子變換器在各種條件下都能穩(wěn)定、準確、快速地工作。

6.電力電子變換器的電流控制方法有：

(1)電流滯環(huán)控制

(2)電流預(yù)測控制

(3)電流反饋控制

(4)電流積分控制

答案：①②③④

解題思路：這些方法都是電流控制中常用的技術(shù)，用于實現(xiàn)電流的精確控制。

7.電力電子變換器的電壓控制方法有：

(1)電壓滯環(huán)控制

(2)電壓預(yù)測控制

(3)電壓反饋控制

(4)電壓積分控制

答案：①②③④

解題思路：電壓控制方法同樣多樣，旨在保證輸出電壓的穩(wěn)定性和準確性。二、填空題1.電力電子變換器由主電路、驅(qū)動電路、控制電路等部分組成。

2.電力電子變換器中，晶閘管、GTO（門極可關(guān)斷晶閘管）和MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）是常見的開關(guān)器件。

3.電力電子變換器中，脈沖寬度調(diào)制（PWM）、相控調(diào)壓和變頻調(diào)速是常見的控制方法。

4.電力電子變換器中，導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗和傳導(dǎo)損耗是常見的損耗形式。

5.電力電子變換器中，諧波電流、諧波電壓和諧波功率是常見的諧波。

答案及解題思路：

1.答案：主電路、驅(qū)動電路、控制電路

解題思路：電力電子變換器是電能轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備，其基本組成部分包括負責(zé)電能轉(zhuǎn)換的主電路、保證開關(guān)器件正常工作的驅(qū)動電路，以及實現(xiàn)控制策略的控制電路。

2.答案：晶閘管、GTO、MOSFET

解題思路：這些開關(guān)器件因其能承受高電壓、大電流的特點，在電力電子變換器中得到了廣泛應(yīng)用。

3.答案：PWM、相控調(diào)壓、變頻調(diào)速

解題思路：控制方法決定了變換器的功能，PWM通過調(diào)整脈沖寬度來控制輸出電壓，相控調(diào)壓通過改變導(dǎo)通角來控制輸出電壓，變頻調(diào)速則通過改變頻率來控制電機轉(zhuǎn)速。

4.答案：導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗、傳導(dǎo)損耗

解題思路：損耗是電力電子變換器中不可避免的，導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗與器件的導(dǎo)通和開關(guān)狀態(tài)有關(guān)，傳導(dǎo)損耗與電流通過器件時的電阻有關(guān)。

5.答案：諧波電流、諧波電壓、諧波功率

解題思路：由于電力電子變換器的非線性特性，會產(chǎn)生諧波，這些諧波會對電網(wǎng)和負載產(chǎn)生不利影響，包括諧波電流、諧波電壓和諧波功率。三、判斷題1.電力電子變換器中，開關(guān)器件的開關(guān)速度越快，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快。(√)

解題思路：開關(guān)器件的開關(guān)速度直接影響電力電子變換器的動態(tài)功能。開關(guān)速度越快，器件從導(dǎo)通到截止或反之的時間越短，系統(tǒng)能更快地響應(yīng)外部變化，從而提高響應(yīng)速度。

2.電力電子變換器中，開關(guān)器件的開關(guān)速度越快，系統(tǒng)穩(wěn)定性越好。(×)

解題思路：開關(guān)速度過快可能導(dǎo)致開關(guān)損耗增加，并可能產(chǎn)生更多的開關(guān)噪聲，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。理想的開關(guān)速度應(yīng)平衡損耗和穩(wěn)定性需求。

3.電力電子變換器中，開關(guān)器件的開關(guān)頻率越高，電流諧波越小。(√)

解題思路：提高開關(guān)頻率可以增加電流的導(dǎo)通時間，減少電流的斷續(xù)和重擊穿，從而降低電流中的諧波含量。

4.電力電子變換器中，開關(guān)器件的開關(guān)頻率越高，電壓諧波越小。(×)

解題思路：盡管開關(guān)頻率提高有助于減小電流諧波，但對于電壓諧波的影響并不顯著。電壓諧波主要取決于負載特性、拓撲結(jié)構(gòu)和開關(guān)模式等因素。

5.電力電子變換器中，開關(guān)器件的開關(guān)頻率越高，系統(tǒng)損耗越小。(×)

解題思路：開關(guān)頻率的提高雖然減少了開關(guān)過程中的能量損耗，但同時也會增加開關(guān)器件的導(dǎo)通和截止損耗，尤其是在高頻開關(guān)時，開關(guān)損耗可能會超過導(dǎo)通損耗，導(dǎo)致總損耗增加。

答案及解題思路：

1.√開關(guān)速度越快，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快。

2.×開關(guān)速度越快，系統(tǒng)穩(wěn)定性不一定越好。

3.√開關(guān)頻率越高，電流諧波越小。

4.×開關(guān)頻率越高，電壓諧波不一定越小。

5.×開關(guān)頻率越高，系統(tǒng)損耗不一定越小。

解題思路已在每個題目后詳細闡述。四、簡答題1.簡述電力電子變換器的主要類型及其特點。

解答：

電力電子變換器主要類型包括：

ACDC變換器：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，特點是可以實現(xiàn)電壓的穩(wěn)定輸出，適用于工業(yè)和家用電源。

DCAC變換器：將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，廣泛應(yīng)用于逆變器、不間斷電源（UPS）等領(lǐng)域。

DCDC變換器：將直流電轉(zhuǎn)換為不同電壓等級的直流電，具有高效率、高精度等特點，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備電源。

ACAC變換器：將一種交流電壓轉(zhuǎn)換為另一種交流電壓，如變頻器。

特點包括：高效率、高可靠性、可控性強、體積小、重量輕等。

2.簡述電力電子變換器的控制策略及其應(yīng)用。

解答：

控制策略主要包括：

脈寬調(diào)制（PWM）：通過改變開關(guān)器件的導(dǎo)通時間來調(diào)節(jié)輸出電壓或電流，廣泛應(yīng)用于逆變器、變頻器等。

矢量控制：將交流電機控制轉(zhuǎn)換為直流電機控制，提高電機控制的精度和響應(yīng)速度。

直接轉(zhuǎn)矩控制：直接控制電機的轉(zhuǎn)矩和磁通，適用于高功能電機控制。

應(yīng)用包括：工業(yè)自動化、新能源、家用電器等領(lǐng)域。

3.簡述電力電子變換器中開關(guān)器件的作用及其分類。

解答：

開關(guān)器件的作用包括：

實現(xiàn)電路的通斷：通過控制開關(guān)器件的導(dǎo)通和截止來控制電路的通斷。

調(diào)節(jié)電壓和電流：通過改變開關(guān)器件的導(dǎo)通時間來調(diào)節(jié)輸出電壓和電流。

分類包括：

二極管：用于整流、續(xù)流等。

晶閘管：用于調(diào)壓、調(diào)頻等。

MOSFET：具有高開關(guān)速度、低導(dǎo)通電阻等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種電力電子變換器。

4.簡述電力電子變換器中開關(guān)頻率對系統(tǒng)功能的影響。

解答：

開關(guān)頻率對系統(tǒng)功能的影響包括：

提高效率：開關(guān)頻率越高，器件的導(dǎo)通時間越短，損耗越小。

減小電磁干擾：開關(guān)頻率越高，電磁干擾越小。

降低器件壽命：開關(guān)頻率過高可能導(dǎo)致器件過熱，降低壽命。

5.簡述電力電子變換器中控制環(huán)路設(shè)計的主要目的。

解答：

控制環(huán)路設(shè)計的主要目的包括：

提高系統(tǒng)穩(wěn)定性：通過控制環(huán)路設(shè)計，使系統(tǒng)在受到擾動時能夠快速恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。

提高系統(tǒng)響應(yīng)速度：通過控制環(huán)路設(shè)計，使系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)速度更快。

提高系統(tǒng)精度：通過控制環(huán)路設(shè)計，使系統(tǒng)輸出更精確地跟蹤期望值。五、論述題1.論述電力電子變換器在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

（1）新能源發(fā)電系統(tǒng)概述

（2）電力電子變換器在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

a.并網(wǎng)逆變器

b.變流器

c.諧波治理

（3）電力電子變換器在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的優(yōu)勢

a.提高發(fā)電效率

b.改善電能質(zhì)量

c.適應(yīng)性強

2.論述電力電子變換器在電力系統(tǒng)自動化控制中的應(yīng)用及其作用。

（1）電力系統(tǒng)自動化控制概述

（2）電力電子變換器在電力系統(tǒng)自動化控制中的應(yīng)用

a.變頻調(diào)速

b.有源濾波器

c.電力電子開關(guān)

（3）電力電子變換器在電力系統(tǒng)自動化控制中的作用

a.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

b.降低損耗

c.優(yōu)化運行狀態(tài)

3.論述電力電子變換器在電機驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用及其特點。

（1）電機驅(qū)動系統(tǒng)概述

（2）電力電子變換器在電機驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用

a.變頻調(diào)速

b.伺服控制

c.直流調(diào)速

（3）電力電子變換器在電機驅(qū)動系統(tǒng)中的特點

a.高效率

b.高精度

c.高可靠性

4.論述電力電子變換器在軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

（1）軌道交通系統(tǒng)概述

（2）電力電子變換器在軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

a.列車牽引

b.站臺門控制

c.軌道交通供電

（3）電力電子變換器在軌道交通系統(tǒng)中的優(yōu)勢

a.提高運行效率

b.降低能耗

c.提高安全性

5.論述電力電子變換器在未來電力系統(tǒng)發(fā)展中的應(yīng)用前景。

（1）未來電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢

（2）電力電子變換器在未來電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

a.智能電網(wǎng)

b.分布式發(fā)電

c.電動汽車充電

答案及解題思路：

1.答案：

（1）新能源發(fā)電系統(tǒng)概述：新能源發(fā)電系統(tǒng)是指利用太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等可再生能源進行發(fā)電的系統(tǒng)。

（2）電力電子變換器在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用：并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，變流器用于實現(xiàn)直流電的調(diào)節(jié)和控制，諧波治理用于降低諧波對電網(wǎng)的影響。

（3）電力電子變換器在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的優(yōu)勢：提高發(fā)電效率、改善電能質(zhì)量、適應(yīng)性強。

解題思路：首先概述新能源發(fā)電系統(tǒng)的概念，然后分別論述電力電子變換器在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，最后總結(jié)其優(yōu)勢。

2.答案：

（1）電力系統(tǒng)自動化控制概述：電力系統(tǒng)自動化控制是指利用計算機、通信、自動控制等技術(shù)實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)和控制。

（2）電力電子變換器在電力系統(tǒng)自動化控制中的應(yīng)用：變頻調(diào)速、有源濾波器、電力電子開關(guān)。

（3）電力電子變換器在電力系統(tǒng)自動化控制中的作用：提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、降低損耗、優(yōu)化運行狀態(tài)。

解題思路：首先概述電力系統(tǒng)自動化控制的概念，然后分別論述電力電子變換器在電力系統(tǒng)自動化控制中的應(yīng)用，最后總結(jié)其作用。

3.答案：

（1）電機驅(qū)動系統(tǒng)概述：電機驅(qū)動系統(tǒng)是指將電能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。

（2）電力電子變換器在電機驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用：變頻調(diào)速、伺服控制、直流調(diào)速。

（3）電力電子變換器在電機驅(qū)動系統(tǒng)中的特點：高效率、高精度、高可靠性。

解題思路：首先概述電機驅(qū)動系統(tǒng)的概念，然后分別論述電力電子變換器在電機驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用，最后總結(jié)其特點。

4.答案：

（1）軌道交通系統(tǒng)概述：軌道交通系統(tǒng)是指利用電力牽引，通過電氣化鐵路、地鐵、輕軌等運輸乘客和貨物的系統(tǒng)。

（2）電力電子變換器在軌道