2024年蘭州理工大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)電力電子課程試題答案解析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共10分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種電力電子器件屬于電壓控制型器件？()A.電力二極管B.晶閘管C.MOSFETD.IGBT2.單相橋式全控整流電路，若控制角α=60°，則輸出電壓的平均值為輸入電壓有效值的多少倍？()A.0.45B.0.9C.1.17D.1.343.在直流斬波電路中，Boost電路的主要作用是？()A.提升輸入電壓B.降低輸入電壓C.將直流電轉(zhuǎn)換為交流電D.將交流電轉(zhuǎn)換為直流電4.下列哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬于逆變電路？()A.單相半波整流電路B.三相橋式全控整流電路C.單相全波整流電路D.H橋逆變電路5.軟開關(guān)技術(shù)的主要目的是？()A.提高電路的效率B.降低電路的開關(guān)損耗C.增強(qiáng)電路的可靠性D.擴(kuò)展電路的應(yīng)用范圍二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上）6.電力電子器件通常工作在________狀態(tài)和________狀態(tài)。7.晶閘管是一種________控制型器件，其觸發(fā)導(dǎo)通后，即使撤銷觸發(fā)信號(hào)，也能依靠________電流維持導(dǎo)通。8.單相橋式整流電路中，若變壓器副邊電壓有效值為Vin，則輸出電壓的平均值為________。9.在PWM控制技術(shù)中，通過改變________的寬度來控制輸出電壓的大小。10.電力電子變流技術(shù)是將一種形式的電能轉(zhuǎn)換為另一種形式電能的技術(shù)，其主要功能包括________、________、________和________。三、簡答題（每小題6分，共30分。請(qǐng)將答案寫在答題紙上）11.簡述MOSFET和IGBT兩種電力電子器件的主要區(qū)別。12.簡述單相橋式全控整流電路的工作原理。13.簡述Boost變換器的工作原理。14.簡述逆變電路的基本工作原理。15.簡述軟開關(guān)技術(shù)的基本概念及其優(yōu)勢(shì)。四、計(jì)算題（每小題10分，共30分。請(qǐng)將計(jì)算過程和結(jié)果寫在答題紙上）16.有一單相橋式全控整流電路，負(fù)載為純阻性，輸入交流電壓有效值為220V，試計(jì)算當(dāng)控制角α=30°時(shí)，輸出電壓的平均值和輸出電流的平均值（假設(shè)理想情況，忽略二極管壓降）。17.有一Boost變換器，輸入電壓為12V，輸出電壓為24V，負(fù)載電阻為10Ω，開關(guān)頻率為50kHz，占空比為0.5，試計(jì)算電感值L。18.有一H橋逆變電路，輸入直流電壓為100V，負(fù)載為阻感負(fù)載，電阻R=10Ω，電感L=0.1H，試計(jì)算當(dāng)開關(guān)周期為0.01s，導(dǎo)通占空比為0.5時(shí)，負(fù)載電流的基波有效值。五、分析題（10分。請(qǐng)將答案寫在答題紙上）19.有一逆變電路在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)輸出電壓波形畸變的現(xiàn)象，試分析可能的原因并提出相應(yīng)的解決方法。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.D5.B二、填空題6.導(dǎo)通，關(guān)斷7.電流，陽極8.0.9Vin9.脈沖寬度10.整流，逆變，斬波，變壓三、簡答題11.解析思路：對(duì)比MOSFET和IGBT的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)特性、開關(guān)速度、耐壓和電流容量等。MOSFET是電壓控制器件，驅(qū)動(dòng)電路簡單，開關(guān)速度快，耐壓較低，電流容量較??；IGBT是電流控制器件，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，開關(guān)速度較慢，耐壓較高，電流容量較大。12.解析思路：描述單相橋式全控整流電路的四個(gè)晶閘管導(dǎo)通順序，以及在每個(gè)導(dǎo)通期間負(fù)載電壓和電流的變化情況，最終得到輸出電壓的平均值。13.解析思路：描述Boost變換器的工作原理，包括開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)電感儲(chǔ)能和電容儲(chǔ)能的過程，以及開關(guān)管關(guān)斷時(shí)電感釋放能量的過程，最終實(shí)現(xiàn)升壓功能。14.解析思路：描述逆變電路的基本工作原理，即將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，包括H橋電路的結(jié)構(gòu)，開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷控制，以及輸出交流電壓波形的形成。15.解析思路：描述軟開關(guān)技術(shù)的概念，即通過控制器件在開關(guān)過程中實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)（ZVS）或零電流開關(guān)（ZCS），以減少開關(guān)損耗，提高電路效率。常見的軟開關(guān)技術(shù)包括諧振變換器、有源鉗位變換器等。四、計(jì)算題16.解析思路：根據(jù)單相橋式全控整流電路輸出電壓平均值的公式Vd=0.9Vin(1+cosα)/2，代入Vin=220V和α=30°，即可計(jì)算出輸出電壓的平均值。輸出電流的平均值Il=Vd/R=0.9Vin(1+cosα)/(2R)。結(jié)果：Vd=127.3V，Il=12.73A17.解析思路：根據(jù)Boost變換器的電壓關(guān)系式Vin/D=Vout，可以計(jì)算出占空比D=Vin/Vout=0.5。Boost變換器的電感值計(jì)算公式為L=Vin*(1-D)/(f*ΔiL)，其中ΔiL=Vout/R*t_off，t_off=(1-D)/f。代入已知參數(shù)即可計(jì)算出電感值L。結(jié)果：L=0.24H18.解析思路：首先根據(jù)逆變電路輸出電壓的基波分量公式V1=4Vdc*α/(π*β)，其中α為導(dǎo)通角，β為關(guān)斷角，β=π-α。由于占空比為0.5，所以α=β=π/2。負(fù)載電流的基波有效值計(jì)算公式為Il1=V1/(√2*R)，其中R為負(fù)載電阻。結(jié)果：