2025年福建理工大學(xué)電氣專業(yè)課真題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定頻率50Hz，極對(duì)數(shù)p=3，額定轉(zhuǎn)差率s=0.04，則轉(zhuǎn)子電流頻率為A.0Hz??B.2Hz??C.50Hz??D.48Hz2.在RLC串聯(lián)諧振電路中，若品質(zhì)因數(shù)Q=50，電源電壓有效值10V，則電感兩端電壓約為A.10V??B.50V??C.500V??D.0V3.對(duì)于理想運(yùn)算放大器構(gòu)成的反相積分器，輸入方波信號(hào)時(shí)，輸出波形為A.正弦波??B.三角波??C.方波??D.指數(shù)波4.同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后，定子電流中出現(xiàn)的非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)主要取決于A.勵(lì)磁繞組電阻??B.定子繞組電阻??C.阻尼繞組電阻??D.系統(tǒng)短路比5.在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中，PQ節(jié)點(diǎn)是指A.有功和無(wú)功均給定??B.電壓幅值和相角給定??C.有功和電壓幅值給定??D.無(wú)功和電壓相角給定6.采用SVPWM調(diào)制時(shí)，三相電壓源逆變器直流電壓利用率比SPWM提高約A.0%??B.15%??C.30%??D.50%7.對(duì)于110kV架空線路，采用LGJ-240導(dǎo)線，單位長(zhǎng)度電抗約為0.4Ω/km，若線路長(zhǎng)度80km，則線路波阻抗約為A.50Ω??B.200Ω??C.400Ω??D.500Ω8.在變壓器短路試驗(yàn)中，測(cè)得高壓側(cè)短路電壓為8%，則變壓器短路電抗標(biāo)幺值約為A.0.02??B.0.04??C.0.08??D.0.169.采用雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，速度環(huán)輸出限幅值主要影響A.穩(wěn)態(tài)速降??B.起動(dòng)電流??C.超調(diào)量??D.靜差率10.對(duì)于IEC61850-9-2LE采樣值傳輸，每幀包含的采樣點(diǎn)數(shù)為A.80??B.128??C.256??D.512二、填空題（每空2分，共20分）11.一臺(tái)三相六極異步電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為970r/min，電網(wǎng)頻率50Hz，則額定轉(zhuǎn)差率為_(kāi)_______。12.在電力電子裝置中，IGBT的導(dǎo)通壓降典型值約為_(kāi)_______V，關(guān)斷延遲時(shí)間約為_(kāi)_______ns。13.對(duì)稱三相電路中，線電壓為380V，負(fù)載為星形連接，每相阻抗Z=(6+j8)Ω，則線電流有效值為_(kāi)_______A，功率因數(shù)為_(kāi)_______。14.同步發(fā)電機(jī)空載特性曲線向下彎曲的主要原因是________。15.采用單極性SPWM調(diào)制時(shí)，調(diào)制比m=0.8，直流母線電壓400V，則輸出相電壓基波幅值為_(kāi)_______V。16.在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中，小擾動(dòng)電壓穩(wěn)定極限通常用________指標(biāo)衡量。17.對(duì)于220kV系統(tǒng)，線路采用雙分裂導(dǎo)線，單位長(zhǎng)度電納為5.2×10??S/km，線路長(zhǎng)度100km，則線路充電功率為_(kāi)_______Mvar。18.變壓器鐵心采用0.23mm厚冷軋硅鋼片，其比損耗為0.9W/kg，工作磁密1.6T，則鐵心每公斤損耗為_(kāi)_______W。19.在DSP控制的三相逆變器中，采用三采樣三更新策略，開(kāi)關(guān)頻率10kHz，則等效采樣頻率為_(kāi)_______kHz。20.對(duì)于10kV電纜線路，單位長(zhǎng)度電容0.35μF/km，則波速約為_(kāi)_______m/μs。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共24分）21.簡(jiǎn)述同步發(fā)電機(jī)直軸瞬態(tài)電抗Xd′的物理意義，并說(shuō)明其測(cè)量方法。22.試說(shuō)明在PWM整流器中，為何需要引入前饋解耦控制，并給出其控制框圖關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。23.比較電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定與暫態(tài)穩(wěn)定在定義、分析方法及改善措施上的差異。四、計(jì)算題（共46分）24.（10分）一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，額定功率75kW，額定電壓380V，額定頻率50Hz，額定轉(zhuǎn)速1475r/min，定子繞組為三角形連接，參數(shù)如下：R?=0.15Ω，R?′=0.12Ω，X?σ=X?σ′=0.45Ω，Xm=18Ω，機(jī)械損耗與鐵耗共1.2kW。試求：(1)額定轉(zhuǎn)差率sN；(2)額定電流I?；(3)額定功率因數(shù)cosφN；(4)額定效率ηN。25.（12分）某220kV輸電線路，正序參數(shù)：R?=0.04Ω/km，X?=0.38Ω/km，B?=3.2×10??S/km，線路長(zhǎng)度120km。首端電壓保持230kV不變，末端帶負(fù)荷(180+j90)MVA。試求：(1)用π型等值電路計(jì)算末端電壓；(2)線路功率損耗；(3)首端輸入功率；(4)線路電壓降落百分?jǐn)?shù)。26.（12分）三相兩電平電壓源逆變器，直流母線電壓Udc=700V，采用SVPWM調(diào)制，負(fù)載為平衡RL，R=2Ω，L=8mH，開(kāi)關(guān)頻率5kHz。試求：(1)最大不失真輸出線電壓基波有效值；(2)當(dāng)調(diào)制比m=0.9、輸出頻率50Hz時(shí)，負(fù)載相電流基波有效值；(3)此時(shí)逆變器輸出有功功率；(4)電流諧波總畸變率THD估算（給出推導(dǎo)過(guò)程）。27.（12分）單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)額定容量300MVA，額定電壓18kV，直軸同步電抗Xd=1.8pu，直軸瞬態(tài)電抗Xd′=0.28pu，慣性常數(shù)H=5s。系統(tǒng)母線電壓保持1.0pu，發(fā)電機(jī)初始輸出有功P?=0.8pu，無(wú)功Q?=0.2pu。若突然將線路電抗從0.3pu增至0.6pu，試用等面積法則判斷系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，并求極限切除角δcr（忽略阻尼，給出詳細(xì)作圖與積分過(guò)程）。五、綜合設(shè)計(jì)題（40分）28.某海島微電網(wǎng)規(guī)劃容量5MW，額定電壓10kV，通過(guò)25km海底電纜與主網(wǎng)相連。微電源包括：(1)永磁同步風(fēng)機(jī)2×1.5MW，經(jīng)全功率變流器并網(wǎng)；(2)光伏陣列1MW，經(jīng)DC/DC+DC/AC兩級(jí)變換并網(wǎng)；(3)磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能1MWh/2MW，經(jīng)雙向DC/AC并網(wǎng)；(4)柴油發(fā)電機(jī)1×1MW，作為備用。設(shè)計(jì)要求：a.繪制微電網(wǎng)單線結(jié)構(gòu)圖，標(biāo)注主要電氣設(shè)備參數(shù)（電壓等級(jí)、變壓器容量、電纜型號(hào)）；b.給出風(fēng)機(jī)變流器與儲(chǔ)能變流器協(xié)調(diào)控制策略，實(shí)現(xiàn)孤島模式下頻率二次調(diào)節(jié)，要求頻率偏差不超過(guò)±0.2Hz；c.針對(duì)海底電纜故障，設(shè)計(jì)微電網(wǎng)孤島無(wú)縫切換方案，給出并網(wǎng)點(diǎn)快速開(kāi)關(guān)選型及控制時(shí)序；d.計(jì)算微電網(wǎng)在孤島模式下，風(fēng)機(jī)、光伏、儲(chǔ)能、柴油機(jī)的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)出力分配，目標(biāo)函數(shù)為最小化柴油消耗，約束條件包括功率平衡、儲(chǔ)能SOC20%–90%、風(fēng)機(jī)功率不超過(guò)當(dāng)前可用風(fēng)功率0.9pu；e.采用PSCAD/EMTDC搭建仿真模型，給出風(fēng)機(jī)風(fēng)速階躍10m/s→12m/s時(shí)，系統(tǒng)頻率、儲(chǔ)能功率、柴油機(jī)出力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線，并分析儲(chǔ)能響應(yīng)時(shí)間對(duì)頻率偏差的影響。【參考答案與評(píng)分細(xì)則】單選：1B2C3B4B5A6B7C8C9B10A填空：11.0.0312.1.7V；300ns13.22A；0.614.磁路飽和15.160V16.負(fù)荷裕度17.54.08Mvar18.0.9W19.30kHz20.170m/μs簡(jiǎn)答：21.Xd′反映發(fā)電機(jī)在直軸方向?qū)λ矐B(tài)電流的阻礙作用，其大小由勵(lì)磁繞組磁鏈?zhǔn)睾銢Q定。測(cè)量方法：額定轉(zhuǎn)速下，勵(lì)磁繞組短路，定子突加對(duì)稱三相電壓，記錄定子電流衰減曲線，用公式Xd′=U/(√3I′)計(jì)算，其中I′為電流初始瞬時(shí)值。22.PWM整流器存在交叉耦合項(xiàng)ωLid、ωLiq，導(dǎo)致d、q軸電流相互影響。前饋解耦通過(guò)引入?ωLid、+ωLiq補(bǔ)償項(xiàng)，使d、q軸獨(dú)立控制，提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)?？驁D關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：電壓外環(huán)→電流指令id、iq→前饋補(bǔ)償?ωLiq、+ωLid→PI→SVPWM。23.靜態(tài)穩(wěn)定指系統(tǒng)在小擾動(dòng)后恢復(fù)同步運(yùn)行能力，分析方法采用特征值分析，改善措施包括快速勵(lì)磁、PSS；暫態(tài)穩(wěn)定指大擾動(dòng)后恢復(fù)同步能力，分析方法采用時(shí)域仿真、等面積法則，改善措施包括快關(guān)汽門、故障快速切除、串聯(lián)補(bǔ)償。計(jì)算題：24.(1)sN=(1500?1475)/1500=0.0167(2)采用Γ型等效電路，計(jì)算總阻抗Zin=R?+jX?σ+(jXm//(R?′/s+jX?σ′))，得|Zin|=1.92Ω，I?=380/1.92=198A(3)cosφN=0.89(4)Pout=75kW，Pin=83.5kW，ηN=89.8%25.(1)采用π型電路，首端功率S?=(180+j90)+(Ploss+jQloss)，迭代兩次得末端電壓215.6kV(2)ΔP=3.24MW，ΔQ=18.7Mvar(3)S?=(183.24+j108.7)MVA(4)電壓降落百分?jǐn)?shù)6.3%26.(1)Uline_max=700/√3×√3/√2=404V(2)Zload=√(R2+(ωL)2)=2.51Ω，Iph=0.9×404/2.51=145A(3)P=3×I2R=3×1452×2=126kW(4)THD≈(m2/4)×(fs/f?)?1·(ΔI/I?)=2.8%27.初始功角δ?=sin?1((0.8×(1.8+0.3))/1.0)=28.4°故障后電抗X=0.6+0.28=0.88pu，Pmax′=1.0×1.0/0.88=1.14pu加速面積Aa=∫(0.8?1.14sinδ)dδ從28.4°到δmax減速面積Ad=∫(1.14sinδ?0.8)dδ從δmax到δcr令A(yù)a=Ad，解得δcr=86.5°，系統(tǒng)穩(wěn)定。綜合設(shè)計(jì)：a.單線圖：10kV母線→箱變2MVA10/0.69kV→風(fēng)機(jī)變流器1.5MW×2；10kV母線→DC/AC1MW→光伏Boost；10kV母線→儲(chǔ)能DC/AC2MW；10kV母線→柴油發(fā)電機(jī)1MW；海底電纜3×240mm2XLPE25km。b.協(xié)調(diào)策略：風(fēng)機(jī)采用P-f下垂0.5%，儲(chǔ)能采用虛擬慣量+二次積分，柴油機(jī)采用三級(jí)啟動(dòng)（冷備用→熱備用→帶載），頻率二次調(diào)節(jié)由儲(chǔ)能PI恢復(fù)額定值。c.無(wú)縫切換：并網(wǎng)點(diǎn)采用12kV/630A真空斷路器，檢測(cè)電壓跌落<0.1s，分閘時(shí)間<20ms，儲(chǔ)能提前200ms轉(zhuǎn)VF控制，柴油機(jī)0.8s啟動(dòng)帶載。d.經(jīng)濟(jì)調(diào)度：建立線性規(guī)劃模型，目標(biāo)min0.25PDiesel，約束Pwind