2025年電力電子技術(shù)試題及答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.下列電力電子器件中，屬于全控型器件的是（）A.晶閘管B.電力二極管C.IGBTD.雙向晶閘管答案：C。晶閘管和雙向晶閘管屬于半控型器件，電力二極管是不可控器件，IGBT是全控型器件，可通過控制極信號控制其導(dǎo)通和關(guān)斷。2.單相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角α的變化范圍是（）A.0°90°B.0°120°C.0°150°D.0°180°答案：D。在單相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，觸發(fā)角α最小為0°，最大為180°，所以導(dǎo)通角α的變化范圍是0°180°。3.三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)，若觸發(fā)角α=30°，則每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角θ為（）A.60°B.90°C.120°D.180°答案：C。三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)，無論觸發(fā)角α為多少，每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角θ都是120°。4.下列哪種斬波電路是降壓斬波電路（）A.Buck電路B.Boost電路C.BuckBoost電路D.Cuk電路答案：A。Buck電路是降壓斬波電路，輸出電壓小于輸入電壓；Boost電路是升壓斬波電路；BuckBoost電路和Cuk電路輸出電壓可大于或小于輸入電壓。5.電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是（）A.為交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量提供通道B.限制電流C.提高輸出電壓D.降低輸出電壓答案：A。在電壓型逆變電路中，當(dāng)負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，在負(fù)載電流反向時(shí)，反饋二極管為交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量提供通道。6.在PWM控制技術(shù)中，以下哪種調(diào)制方式的諧波含量相對較低（）A.單極性PWM調(diào)制B.雙極性PWM調(diào)制C.正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）D.隨機(jī)PWM調(diào)制答案：C。正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）通過正弦波與三角波比較生成PWM波，其輸出電壓波形更接近正弦波，諧波含量相對較低。7.IGBT是（）復(fù)合器件。A.BJT和MOSFETB.GTO和MOSFETC.晶閘管和MOSFETD.電力二極管和MOSFET答案：A。IGBT是絕緣柵雙極型晶體管，它結(jié)合了BJT（雙極結(jié)型晶體管）的高電流密度和MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）的高輸入阻抗和快速開關(guān)特性。8.晶閘管觸發(fā)電路中，若使控制角α增大，則輸出電壓（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定答案：B。在晶閘管整流電路中，控制角α增大，晶閘管導(dǎo)通時(shí)間縮短，輸出電壓減小。9.以下不屬于軟開關(guān)技術(shù)的是（）A.零電壓開關(guān)B.零電流開關(guān)C.硬開關(guān)D.零電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)答案：C。軟開關(guān)技術(shù)包括零電壓開關(guān)、零電流開關(guān)、零電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)等，硬開關(guān)是在電壓不為零和電流不為零的情況下進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，不屬于軟開關(guān)技術(shù)。10.單相全橋逆變電路輸出電壓的基波頻率（）A.等于載波頻率B.等于調(diào)制波頻率C.等于載波頻率的一半D.等于調(diào)制波頻率的一半答案：B。在單相全橋逆變電路中，輸出電壓的基波頻率等于調(diào)制波頻率。二、填空題（每題2分，共20分）1.電力電子技術(shù)是一門利用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。答案解析：電力電子技術(shù)的核心就是通過電力電子器件對電能進(jìn)行不同形式的變換（如整流、逆變、斬波等）和精確控制。2.晶閘管導(dǎo)通的條件是陽極和陰極之間加正向電壓且門極和陰極之間加適當(dāng)?shù)恼蛴|發(fā)電壓。答案解析：只有同時(shí)滿足這兩個(gè)條件，晶閘管才能從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。3.三相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，當(dāng)觸發(fā)角α>30°時(shí)，輸出電壓會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象。答案解析：在三相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，α≤30°時(shí)，晶閘管導(dǎo)通期間電流連續(xù)；α>30°時(shí)，電流會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)。4.降壓斬波電路中，輸出電壓$U_{o}$與輸入電壓$U_fzxpv9v$的關(guān)系為$U_{o}=\alphaU_1t1llb3$，其中α為占空比。答案解析：占空比α是開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與開關(guān)周期的比值，它決定了降壓斬波電路的輸出電壓大小。5.逆變電路可分為電壓型逆變電路和電流型逆變電路兩大類。答案解析：根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同，逆變電路分為電壓型和電流型，它們具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用場景。6.PWM控制的基本原理是沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同，也稱為面積等效原理。答案解析：這是PWM控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)，通過控制脈沖的寬度來等效模擬不同的電壓或電流波形。7.IGBT的三個(gè)電極分別是柵極（G）、集電極（C）和發(fā)射極（E）。答案解析：這是IGBT的基本結(jié)構(gòu)和電極名稱，柵極用于控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，集電極和發(fā)射極是電流的通路。8.軟開關(guān)技術(shù)的主要目的是降低開關(guān)損耗和減少開關(guān)噪聲。答案解析：通過軟開關(guān)技術(shù)，使開關(guān)器件在零電壓或零電流的條件下進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，從而降低開關(guān)損耗和減少電磁干擾。9.單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)，為了使晶閘管可靠關(guān)斷，應(yīng)在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管。答案解析：當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，續(xù)流二極管為感性負(fù)載中的電流提供續(xù)流通道，保證晶閘管可靠關(guān)斷。10.電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路的作用是為電力電子器件的開通和關(guān)斷提供必要的驅(qū)動(dòng)信號。答案解析：驅(qū)動(dòng)電路為電力電子器件提供合適的控制信號，使其按照要求進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述晶閘管的工作特性。答案：晶閘管具有單向?qū)щ娦裕搓枠O和陰極之間加正向電壓時(shí)，晶閘管可能導(dǎo)通；加反向電壓時(shí)，晶閘管處于阻斷狀態(tài)。晶閘管導(dǎo)通需要滿足兩個(gè)條件：一是陽極和陰極之間加正向電壓；二是門極和陰極之間加適當(dāng)?shù)恼蛴|發(fā)電壓。一旦晶閘管導(dǎo)通，門極就失去控制作用，即使去掉門極觸發(fā)信號，晶閘管仍保持導(dǎo)通狀態(tài)。要使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，必須使陽極電流減小到小于維持電流$I_{H}$，可以通過降低陽極電壓、增大負(fù)載電阻或使陽極電壓反向等方法來實(shí)現(xiàn)。2.比較電壓型逆變電路和電流型逆變電路的特點(diǎn)。答案：直流側(cè)電源性質(zhì)：電壓型逆變電路的直流側(cè)為電壓源，通常采用大電容濾波，輸出電壓波形較平直，基本不受負(fù)載影響；電流型逆變電路的直流側(cè)為電流源，一般采用大電感濾波，輸出電流波形較平直。輸出波形：電壓型逆變電路輸出電壓為矩形波，輸出電流波形隨負(fù)載性質(zhì)而變化；電流型逆變電路輸出電流為矩形波，輸出電壓波形隨負(fù)載性質(zhì)而變化。反饋二極管：電壓型逆變電路需要反饋二極管，為交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量提供通道；電流型逆變電路一般不需要反饋二極管。應(yīng)用場合：電壓型逆變電路應(yīng)用廣泛，如不間斷電源（UPS）、變頻器等；電流型逆變電路常用于大容量的交直交變頻器、感應(yīng)加熱等場合。3.簡述PWM控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。答案：提高系統(tǒng)效率：通過PWM控制可以使電力電子器件在高頻下工作，減少了開關(guān)損耗，提高了系統(tǒng)的效率。改善輸出波形：PWM控制可以使輸出電壓或電流波形更接近正弦波，減少了諧波含量，降低了對負(fù)載和電網(wǎng)的影響。實(shí)現(xiàn)精確控制：可以通過改變脈沖的寬度和頻率來精確控制輸出電壓、電流和功率，滿足不同負(fù)載的需求。簡化電路結(jié)構(gòu)：PWM控制可以用較少的電力電子器件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電能變換和控制，簡化了電路結(jié)構(gòu)，降低了成本。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.單相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載，輸入交流電壓$u_{2}=220\sqrt{2}\sin\omegat$V，負(fù)載電阻$R_{L}=10\Omega$，當(dāng)觸發(fā)角α=60°時(shí)，求：輸出電壓平均值$U_{o}$；輸出電流平均值$I_{o}$。答案：單相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，輸出電壓平均值$U_{o}$的計(jì)算公式為：$U_{o}=\frac{1}{2\pi}\int_{\alpha}^{\pi}\sqrt{2}U_{2}\sin\omegatd(\omegat)=\frac{\sqrt{2}U_{2}}{2\pi}(1+\cos\alpha)$已知$U_{2}=220$V，$\alpha=60^{\circ}$，代入公式可得：$U_{o}=\frac{\sqrt{2}\times220}{2\pi}(1+\cos60^{\circ})=\frac{\sqrt{2}\times220}{2\pi}(1+0.5)\approx74.2$V輸出電流平均值$I_{o}$為：$I_{o}=\frac{U_{o}}{R_{L}}=\frac{74.2}{10}=7.42$A2.降壓斬波電路，輸入電壓$U_11tljpv=200$V，負(fù)載電阻$R=10\Omega$，開關(guān)頻率$f=50$kHz，占空比α=0.4，求：輸出電壓平均值$U_{o}$；輸出