新《電力電子技術(shù)及應(yīng)用》考試題庫(kù)及答案(含各題型)一、選擇題（每題2分，共30分）1.電力電子器件一般工作在（）狀態(tài)。A.放大B.開(kāi)關(guān)C.截止D.飽和答案：B。電力電子器件為了減少損耗，提高效率，一般工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。2.晶閘管觸發(fā)脈沖信號(hào)應(yīng)具有（）。A.足夠的觸發(fā)功率B.一定的寬度C.一定的前沿陡度D.以上都是答案：D。晶閘管觸發(fā)脈沖需要有足夠的觸發(fā)功率來(lái)可靠觸發(fā)，一定的寬度保證晶閘管能維持導(dǎo)通，一定的前沿陡度可使觸發(fā)更準(zhǔn)確。3.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$\theta$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)，控制角$\alpha$范圍是0°～180°，導(dǎo)通角$\theta=180^{\circ}\alpha$，所以導(dǎo)通角變化范圍是0°～180°。4.三相半波可控整流電路的自然換相點(diǎn)是（）。A.交流相電壓的過(guò)零點(diǎn)B.本相相電壓與相鄰相電壓正半周的交點(diǎn)處C.比三相不控整流電路的自然換相點(diǎn)超前30°D.比三相不控整流電路的自然換相點(diǎn)滯后60°答案：B。三相半波可控整流電路的自然換相點(diǎn)是本相相電壓與相鄰相電壓正半周的交點(diǎn)處。5.下列哪種電路的輸出電壓是不可調(diào)的（）。A.單相半波可控整流電路B.單相全波可控整流電路C.單相橋式不可控整流電路D.三相橋式可控整流電路答案：C。單相橋式不可控整流電路輸出電壓取決于輸入交流電壓和整流電路結(jié)構(gòu)，不可通過(guò)控制手段調(diào)節(jié)輸出電壓；而其他幾種可控整流電路可通過(guò)改變控制角來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。6.在直流斬波電路中，降壓斬波電路也稱(chēng)為（）。A.Buck電路B.Boost電路C.BuckBoost電路D.Cuk電路答案：A。降壓斬波電路又稱(chēng)Buck電路，Boost電路是升壓斬波電路，BuckBoost電路和Cuk電路是升降壓斬波電路。7.電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是（）。A.為負(fù)載提供無(wú)功功率通道B.為負(fù)載提供有功功率通道C.防止負(fù)載短路D.提高電路效率答案：A。在電壓型逆變電路中，當(dāng)負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，反饋二極管為負(fù)載提供無(wú)功功率通道，使負(fù)載電流能夠連續(xù)。8.下列哪種逆變電路的換流方式屬于負(fù)載換流（）。A.單相全橋電壓型逆變電路帶電阻性負(fù)載B.三相半橋電壓型逆變電路帶電感性負(fù)載C.單相全橋電流型逆變電路帶電容性負(fù)載D.三相全橋電壓型逆變電路帶電阻性負(fù)載答案：C。負(fù)載換流是利用負(fù)載回路自身的諧振特性來(lái)實(shí)現(xiàn)換流，單相全橋電流型逆變電路帶電容性負(fù)載時(shí)，可利用電容和負(fù)載的諧振實(shí)現(xiàn)換流。9.有源逆變產(chǎn)生的條件之一是（）。A.變流器的直流側(cè)要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流器直流側(cè)的平均電壓B.變流器的直流側(cè)要有交流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流器直流側(cè)的平均電壓C.變流器的直流側(cè)要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向相反，其值應(yīng)小于變流器直流側(cè)的平均電壓D.變流器的直流側(cè)要有交流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向相反，其值應(yīng)小于變流器直流側(cè)的平均電壓答案：A。有源逆變產(chǎn)生的條件：一是變流器的直流側(cè)要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流器直流側(cè)的平均電壓；二是晶閘管的控制角$\alpha>90^{\circ}$。10.PWM控制技術(shù)中，采用的調(diào)制方法是（）。A.脈沖幅度調(diào)制B.脈沖頻率調(diào)制C.脈沖寬度調(diào)制D.以上都不是答案：C。PWM即脈沖寬度調(diào)制，通過(guò)改變脈沖的寬度來(lái)控制輸出電壓或電流等。11.電力晶體管GTR屬于（）控制型器件。A.電壓B.電流C.電阻D.電容答案：B。電力晶體管GTR是電流控制型器件，需要一定的基極電流來(lái)控制集電極電流。12.絕緣柵雙極晶體管IGBT是（）復(fù)合器件。A.GTR與MOSFETB.GTO與MOSFETC.晶閘管與MOSFETD.晶閘管與GTR答案：A。絕緣柵雙極晶體管IGBT是GTR（電力晶體管）和MOSFET（絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管）的復(fù)合器件，結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。13.下列電力電子器件中，屬于全控型器件的是（）。A.晶閘管B.雙向晶閘管C.可關(guān)斷晶閘管GTOD.二極管答案：C。可關(guān)斷晶閘管GTO可以通過(guò)門(mén)極信號(hào)控制其導(dǎo)通和關(guān)斷，屬于全控型器件；晶閘管和雙向晶閘管一旦導(dǎo)通后，不能通過(guò)門(mén)極信號(hào)關(guān)斷，屬于半控型器件；二極管是不可控器件。14.在三相橋式全控整流電路中，當(dāng)控制角$\alpha=0^{\circ}$時(shí)，每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角為（）。A.60°B.90°C.120°D.180°答案：C。在三相橋式全控整流電路中，當(dāng)控制角$\alpha=0^{\circ}$時(shí)，每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角為120°。15.單相交流調(diào)壓電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，輸出電壓有效值$U_{o}$與控制角$\alpha$的關(guān)系是（）。A.$\alpha$越大，$U_{o}$越大B.$\alpha$越大，$U_{o}$越小C.$U_{o}$與$\alpha$無(wú)關(guān)D.以上都不對(duì)答案：B。單相交流調(diào)壓電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，控制角$\alpha$越大，晶閘管導(dǎo)通時(shí)間越短，輸出電壓有效值$U_{o}$越小。二、判斷題（每題1分，共10分）1.電力電子器件的損耗主要包括開(kāi)通損耗、關(guān)斷損耗和通態(tài)損耗。（）答案：正確。電力電子器件在開(kāi)通、關(guān)斷和導(dǎo)通狀態(tài)下都會(huì)產(chǎn)生損耗，主要就是開(kāi)通損耗、關(guān)斷損耗和通態(tài)損耗。2.晶閘管的門(mén)極觸發(fā)電流越大，其開(kāi)通時(shí)間越短。（）答案：正確。較大的門(mén)極觸發(fā)電流可以加快晶閘管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)，從而使開(kāi)通時(shí)間縮短。3.單相半波可控整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)，需要加續(xù)流二極管，否則輸出電壓會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。（）答案：正確。帶大電感負(fù)載時(shí)，電感會(huì)儲(chǔ)存能量，若不加續(xù)流二極管，在電源電壓過(guò)零后，電感會(huì)使晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，導(dǎo)致輸出電壓出現(xiàn)負(fù)值。4.直流斬波電路中，占空比越大，輸出電壓越高。（）答案：錯(cuò)誤。對(duì)于降壓斬波電路，占空比越大，輸出電壓越高；但對(duì)于升壓斬波電路，占空比越大，輸出電壓越低；對(duì)于升降壓斬波電路，情況更為復(fù)雜。5.電壓型逆變電路的直流側(cè)是電壓源，交流側(cè)輸出電流波形接近正弦波。（）答案：錯(cuò)誤。電壓型逆變電路的直流側(cè)是電壓源，交流側(cè)輸出電壓波形接近正弦波，而電流波形取決于負(fù)載性質(zhì)。6.有源逆變是將直流電變成交流電反送到電網(wǎng)中，無(wú)源逆變是將直流電變成交流電供給負(fù)載。（）答案：正確。這是有源逆變和無(wú)源逆變的基本定義。7.PWM控制的理論基礎(chǔ)是面積等效原理。（）答案：正確。PWM控制通過(guò)一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替正弦波，其理論基礎(chǔ)就是面積等效原理。8.電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET是電壓控制型器件，輸入阻抗高，開(kāi)關(guān)速度快。（）答案：正確。MOSFET是電壓控制型器件，其輸入阻抗高，開(kāi)關(guān)速度快，適合高頻應(yīng)用。9.三相橋式全控整流電路在任何控制角下，輸出電壓波形都是連續(xù)的。（）答案：錯(cuò)誤。當(dāng)控制角$\alpha>60^{\circ}$時(shí)，三相橋式全控整流電路輸出電壓波形會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)情況。10.單相交流調(diào)壓電路帶電感性負(fù)載時(shí)，控制角$\alpha$的移相范圍是$0^{\circ}～180^{\circ}$。（）答案：錯(cuò)誤。單相交流調(diào)壓電路帶電感性負(fù)載時(shí)，控制角$\alpha$的移相范圍是$\varphi～180^{\circ}$，其中$\varphi$是負(fù)載的阻抗角。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷條件。答：導(dǎo)通條件：（1）晶閘管陽(yáng)極和陰極之間施加正向電壓；（2）晶閘管門(mén)極和陰極之間施加適當(dāng)?shù)恼蛴|發(fā)脈沖信號(hào)。當(dāng)同時(shí)滿(mǎn)足這兩個(gè)條件時(shí)，晶閘管才能從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)。關(guān)斷條件：要使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，必須使陽(yáng)極電流減小到小于維持電流$I_{H}$，通?？刹捎靡韵聝煞N方法：（1）將陽(yáng)極電壓降低到零或施加反向電壓，使陽(yáng)極電流下降到維持電流以下；（2）利用換流電路，使陽(yáng)極電流迅速下降到零，然后再施加反向電壓，使晶閘管恢復(fù)阻斷能力。2.比較電壓型逆變電路和電流型逆變電路的特點(diǎn)。答：電壓型逆變電路特點(diǎn)：（1）直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng)；（2）輸出電壓為矩形波，輸出電流波形和相位因負(fù)載不同而不同；（3）阻感負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功功率，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)反饋二極管；（4）逆變電路從直流側(cè)向交流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)的。電流型逆變電路特點(diǎn)：（1）直流側(cè)為電流源或串聯(lián)大電感，直流側(cè)電流基本無(wú)脈動(dòng)；（2）輸出電流為矩形波，輸出電壓波形和相位因負(fù)載不同而不同；（3）不需要反饋二極管；（4）直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用，因?yàn)殡娏鞑荒芡蛔?，所以感性?fù)載對(duì)電流型逆變電路影響較小。3.簡(jiǎn)述PWM控制的基本原理和常用的PWM控制方法。答：基本原理：PWM控制的理論基礎(chǔ)是面積等效原理，即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。也就是說(shuō)，用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦波，只要使每個(gè)脈沖的面積與正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，就可以用這些脈沖來(lái)等效代替正弦波。常用的PWM控制方法：（1）計(jì)算法：根據(jù)輸出電壓的要求，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)確定每個(gè)脈沖的寬度和間隔，這種方法計(jì)算復(fù)雜，適用于輸出頻率和幅值固定的場(chǎng)合；（2）調(diào)制法：把所希望的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過(guò)兩者的比較來(lái)確定脈沖的寬度和間隔。常用的載波是等腰三角波，當(dāng)調(diào)制信號(hào)為正弦波時(shí)，稱(chēng)為正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）；（3）跟蹤控制法：將參考信號(hào)與輸出信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件的通斷，使輸出信號(hào)跟蹤參考信號(hào)。常見(jiàn)的有滯環(huán)比較方式和三角波比較方式。四、計(jì)算題（每題15分，共30分）1.單相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載，交流輸入電壓$u_{2}=U_{2m}\sin\omegat$，$U_{2}=220V$，控制角$\alpha=60^{\circ}$，求輸出電壓的平均值$U_866kqym$和輸出電流的平均值$I_uawkcug$（負(fù)載電阻$R=10\Omega$）。解：首先求輸出電壓的平均值$U_omi6sos$：對(duì)于單相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載，輸出電壓平均值公式為$U_ea06ae6=\frac{1}{2\pi}\int_{\alpha}^{\pi}U_{2m}\sin\omegatd(\omegat)$。已知$U_{2m}=\sqrt{2}U_{2}=\sqrt{2}\times220V$，則：\[\begin{align}U_0ka60w0&=\frac{\sqrt{2}U_{2}}{2\pi}(1+\cos\alpha)\\&=\frac{\sqrt{2}\times220}{2\pi}(1+\cos60^{\circ})\\&=\frac{\sqrt{2}\times220}{2\pi}(1+0.5)\\&=\frac{1.5\times\sqrt{2}\times220}{2\pi}\\&\approx74.2V\end{align}\]然后求輸出電流的平均值$I_qw6q6wk$：根據(jù)歐姆定律$I_om66wk6=\frac{U_ecquyma}{R}$，已知$R=10\Omega$，則$I_sgym6o6=\frac{74.2}{10}=7.42A$。2.降壓斬波電路中，輸入直流電壓$U_{i}=200V$，負(fù)載電阻$R=10\Omega$，占空比$D=0.6$，求輸出電壓