2025年電動牽引考試試題及答案詳解一、單項選擇題（每題1分，共30分。每題只有一個正確答案，請將正確選項填入括號內(nèi)）1.電動牽引系統(tǒng)中，牽引逆變器的主要功能是（）。A.將直流電轉(zhuǎn)換為交流電供給牽引電機B.將交流電轉(zhuǎn)換為直流電供給輔助系統(tǒng)C.將高壓直流電降壓為低壓直流電D.將交流電升壓后供給制動電阻【答案】A【詳解】牽引逆變器是電動牽引系統(tǒng)的核心部件，其作用是將接觸網(wǎng)或第三軌提供的直流電（如DC1500V）逆變?yōu)槿嘟涣麟?，供給異步或同步牽引電機，實現(xiàn)牽引與制動控制。2.在再生制動過程中，牽引電機工作在（）狀態(tài)。A.電動機B.發(fā)電機C.短路D.空載【答案】B【詳解】再生制動時，列車動能通過輪對傳遞至牽引電機，使其以發(fā)電機狀態(tài)運行，將機械能轉(zhuǎn)化為電能回饋至電網(wǎng)或儲能裝置。3.下列哪項不是電動牽引系統(tǒng)的主要組成部分（）。A.牽引逆變器B.牽引電機C.制動電阻D.空氣壓縮機【答案】D【詳解】空氣壓縮機屬于列車輔助系統(tǒng)的氣源設(shè)備，不屬于牽引系統(tǒng)核心部件。牽引系統(tǒng)主要包括受流器、牽引逆變器、牽引電機、制動電阻等。4.牽引電機采用矢量控制的主要目的是（）。A.降低電機重量B.提高電機絕緣等級C.實現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)矩控制D.減少冷卻風(fēng)量【答案】C【詳解】矢量控制（FOC）通過解耦電機電流的勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，實現(xiàn)對異步或同步電機的高動態(tài)、高精度轉(zhuǎn)矩控制，提升牽引性能。5.在電動列車中，牽引逆變器通常采用的開關(guān)器件為（）。A.SCRB.GTOC.IGBTD.MCT【答案】C【詳解】IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）具有開關(guān)頻率高、導(dǎo)通壓降低、驅(qū)動簡單等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代牽引逆變器的主流功率器件。6.電動列車在惰行狀態(tài)下，牽引系統(tǒng)應(yīng)處于（）模式。A.牽引B.制動C.空載D.待機【答案】D【詳解】惰行時列車無牽引力也無制動力，牽引系統(tǒng)處于待機模式，逆變器關(guān)閉輸出，電機自由旋轉(zhuǎn)。7.牽引逆變器輸出電流諧波主要來源于（）。A.電機反電動勢B.PWM調(diào)制過程C.電網(wǎng)電壓波動D.輪對滑動【答案】B【詳解】PWM調(diào)制過程中，逆變器輸出電壓為高頻脈沖序列，含有豐富諧波，需通過濾波器或優(yōu)化調(diào)制策略抑制。8.電動列車牽引電機冷卻方式普遍采用（）。A.自然風(fēng)冷B.強迫風(fēng)冷C.水冷D.油冷【答案】B【詳解】牽引電機功率密度高，普遍采用強迫風(fēng)冷（外鼓風(fēng)或內(nèi)鼓風(fēng)）方式，確保繞組與鐵芯溫升在允許范圍內(nèi)。9.牽引系統(tǒng)故障代碼“OC”通常表示（）。A.過壓B.過流C.欠壓D.過熱【答案】B【詳解】OC（OverCurrent）為逆變器輸出電流超過設(shè)定閾值，可能由電機短路、負載突變或控制異常引起。10.再生制動能量無法回饋電網(wǎng)時，多余能量消耗在（）。A.牽引電機B.制動電阻C.輔助逆變器D.受流器【答案】B【詳解】當(dāng)電網(wǎng)不具備吸收條件或電制動功率超過電網(wǎng)承受能力時，牽引系統(tǒng)切入制動電阻，將多余電能以熱能形式耗散。11.牽引逆變器直流母線電壓瞬時跌落超過15%時，系統(tǒng)首先觸發(fā)（）。A.欠壓保護B.過流保護C.速斷保護D.接地保護【答案】A【詳解】直流母線電壓跌落會危及電機磁鏈與轉(zhuǎn)矩控制，欠壓保護優(yōu)先動作，封鎖PWM脈沖，防止系統(tǒng)失控。12.電動列車牽引特性曲線中，恒功區(qū)速度升高時，電機轉(zhuǎn)矩（）。A.線性增加B.線性減小C.保持不變D.指數(shù)減小【答案】B【詳解】恒功區(qū)功率P=T×ω恒定，速度ω升高，轉(zhuǎn)矩T必然線性減小，實現(xiàn)高速巡航。13.牽引電機極對數(shù)增加，則同步轉(zhuǎn)速（）。A.增加B.減小C.不變D.與頻率無關(guān)【答案】B【詳解】同步轉(zhuǎn)速ns=60f/p，極對數(shù)p增加，ns減小，適合低速大轉(zhuǎn)矩工況。14.牽引逆變器載波頻率提高，則（）。A.電機諧波損耗降低B.開關(guān)損耗降低C.電磁噪聲降低D.逆變器效率降低【答案】D【詳解】載波頻率升高，開關(guān)次數(shù)增加，IGBT開關(guān)損耗顯著上升，逆變器效率下降，但電機電流諧波減小。15.電動列車采用架控式牽引系統(tǒng)時，每輛動車配置（）臺牽引逆變器。A.1B.2C.3D.4【答案】A【詳解】架控式（車控）系統(tǒng)每輛車僅設(shè)一臺大功率逆變器，集中驅(qū)動四臺并聯(lián)電機，成本低但冗余性差。16.牽引電機速度傳感器失效后，系統(tǒng)通常切換至（）控制模式。A.無速度傳感器矢量控制B.V/F開環(huán)控制C.直接轉(zhuǎn)矩控制D.恒壓頻比控制【答案】A【詳解】現(xiàn)代牽引系統(tǒng)具備速度傳感器故障容錯功能，可切換至無速度傳感器矢量控制，利用電壓模型估算轉(zhuǎn)速，維持運行。17.牽引逆變器直流側(cè)支撐電容的主要作用是（）。A.濾除高頻諧波B.提供無功功率C.穩(wěn)定直流母線電壓D.限制短路電流【答案】C【詳解】支撐電容容量達數(shù)mF，可抑制直流母線電壓脈動，提供瞬時能量緩沖，保障逆變器穩(wěn)定運行。18.電動列車牽引系統(tǒng)接地故障檢測通常采用（）。A.零序電流互感器B.差動保護C.絕緣監(jiān)測裝置D.高頻注入法【答案】C【詳解】直流系統(tǒng)對地絕緣下降將引發(fā)接地故障，絕緣監(jiān)測裝置實時檢測正負母線對地絕緣電阻，低于設(shè)定值即報警。19.牽引電機額定頻率為60Hz，極對數(shù)為2，則額定同步轉(zhuǎn)速為（）r/min。A.1500B.1800C.3600D.1200【答案】B【詳解】ns=60f/p=60×60/2=1800r/min。20.牽引逆變器PWM調(diào)制比m=0.8，直流母線電壓1500V，則輸出線電壓基波幅值約為（）V。A.1200B.980C.849D.600【答案】C【詳解】基波幅值Um=m×Ud×√3/2=0.8×1500×0.866≈849V。21.電動列車牽引系統(tǒng)EMC試驗中，傳導(dǎo)干擾測試頻段為（）。A.150kHz30MHzB.30MHz1GHzC.9kHz150kHzD.1GHz6GHz【答案】A【詳解】依據(jù)EN5012132，牽引系統(tǒng)傳導(dǎo)干擾測試頻段為150kHz30MHz，輻射干擾為30MHz1GHz。22.牽引電機絕緣等級為200級，則其允許最高繞組溫度為（）℃。A.180B.200C.220D.155【答案】B【詳解】IEC60034規(guī)定200級絕緣最高允許繞組溫度為200℃（環(huán)境溫度40℃+溫升160℃）。23.牽引逆變器采用SVPWM相比SPWM，直流電壓利用率提高約（）。A.5%B.10%C.15%D.30%【答案】C【詳解】SVPWM最大調(diào)制比1.05，SPWM為0.785，利用率提高(1.050.785)/0.785≈15%。24.電動列車牽引系統(tǒng)采用碳化硅（SiC）器件后，開關(guān)頻率可提升至（）kHz以上。A.2B.5C.10D.20【答案】D【詳解】SiC器件開關(guān)損耗低，頻率可達20kHz以上，顯著降低電機諧波與濾波器體積。25.牽引電機轉(zhuǎn)矩脈動主要影響列車的（）。A.最大速度B.乘坐舒適性C.電網(wǎng)功率因數(shù)D.制動距離【答案】B【詳解】轉(zhuǎn)矩脈動引發(fā)縱向沖動，影響乘客舒適感，需通過優(yōu)化控制算法抑制。26.牽引系統(tǒng)年檢時，直流支撐電容容量下降超過（）%必須更換。A.5B.10C.15D.20【答案】B【詳解】電容容量下降10%后，ESR顯著上升，母線電壓波動加劇，可靠性降低，需更換。27.牽引逆變器IGBT模塊結(jié)溫超過（）℃將觸發(fā)過熱保護。A.125B.150C.175D.200【答案】C【詳解】工業(yè)級IGBT最高允許結(jié)溫175℃，超溫即封鎖驅(qū)動，防止熱擊穿。28.電動列車牽引系統(tǒng)采用分布式控制時，單元間通信協(xié)議通常為（）。A.CANopenB.MVBC.Ethernet/IPD.PROFINET【答案】B【詳解】列車通信網(wǎng)絡(luò)標準IEC61375規(guī)定MVB（多功能車輛總線）用于牽引單元實時數(shù)據(jù)交換。29.牽引電機軸承電蝕的主要成因是（）。A.低頻脈動轉(zhuǎn)矩B.共模電壓產(chǎn)生軸電流C.過載運行D.冷卻不足【答案】B【詳解】PWM逆變器輸出的高頻共模電壓通過寄生電容耦合至軸，形成軸電流，導(dǎo)致軸承滾道電蝕。30.牽引系統(tǒng)故障錄波數(shù)據(jù)存儲時間一般不少于（）秒。A.1B.3C.5D.10【答案】C【詳解】為便于分析故障前后狀態(tài)，系統(tǒng)記錄故障前后共5秒波形，采樣率≥10kHz。二、多項選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個或兩個以上正確答案，多選、少選、錯選均不得分）31.下列哪些措施可有效抑制牽引逆變器輸出諧波（）。A.提高載波頻率B.采用SVPWMC.增加輸出電抗器D.降低直流母線電壓【答案】A、B、C【詳解】提高載波、優(yōu)化調(diào)制、加電抗器均可抑制諧波；降低母線電壓僅影響幅值，與諧波無關(guān)。32.電動列車牽引系統(tǒng)再生制動能量吸收方式包括（）。A.回饋電網(wǎng)B.儲能裝置C.制動電阻消耗D.輔助逆變器逆變【答案】A、B、C【詳解】輔助逆變器無法吸收制動能量，其余三種為常用方式。33.牽引電機無速度傳感器控制需用到哪些算法（）。A.模型參考自適應(yīng)B.滑模觀測器C.擴展卡爾曼濾波D.鎖相環(huán)【答案】A、B、C、D【詳解】四種算法均可用于估算轉(zhuǎn)速與磁鏈，實現(xiàn)無傳感器運行。34.牽引逆變器功率模塊測試項目包括（）。A.靜態(tài)集電極發(fā)射極飽和壓降B.柵極閾值電壓C.開關(guān)時間D.絕緣柵極電阻【答案】A、B、C【詳解】絕緣柵極電阻為驅(qū)動板參數(shù)，不屬于模塊本體測試。35.下列哪些故障會導(dǎo)致牽引系統(tǒng)立即封鎖脈沖（）。A.直流過壓B.逆變器過流C.電機超速10%D.散熱器過熱【答案】A、B、D【詳解】電機超速10%僅報警，不立即封鎖；其余三種屬致命故障，瞬間封鎖。36.牽引系統(tǒng)年檢需更換的耗材包括（）。A.冷卻風(fēng)機濾網(wǎng)B.直流支撐電容C.主接觸器觸頭D.制動電阻柵片【答案】A、C【詳解】電容與柵片壽命≥10年，無需每年更換；濾網(wǎng)與觸頭需年度維護。37.電動列車牽引特性曲線包含哪些區(qū)段（）。A.恒轉(zhuǎn)矩區(qū)B.恒功區(qū)C.自然特性區(qū)D.恒流區(qū)【答案】A、B、C【詳解】恒流區(qū)為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的一部分，不單獨劃分。38.牽引逆變器EMC設(shè)計措施有（）。A.屏蔽電纜B.接地銅排C.共模電抗器D.金屬殼體法拉第籠【答案】A、B、C、D【詳解】四項均為標準EMC設(shè)計手段。39.牽引電機軸承絕緣處理可采用（）。A.陶瓷球軸承B.絕緣軸承座C.軸接地碳刷D.導(dǎo)電油脂【答案】A、B、C【詳解】導(dǎo)電油脂加劇電蝕，不可取。40.牽引系統(tǒng)遠程在線監(jiān)測參數(shù)包括（）。A.直流母線電壓B.電機繞組溫度C.逆變器開關(guān)頻率D.制動電阻表面溫度【答案】A、B、D【詳解】開關(guān)頻率為設(shè)定值，非監(jiān)測量。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）41.牽引逆變器采用SPWM時，調(diào)制比大于1即進入過調(diào)制區(qū)，輸出電壓諧波急劇增加。（√）42.電動列車牽引電機額定功率指持續(xù)制功率，與小時制功率數(shù)值相同。（×）【詳解】小時制功率比持續(xù)制高10%15%，用于短時過載。43.再生制動時，牽引逆變器功率流向與牽引狀態(tài)相反，電流方向也相反。（√）44.牽引系統(tǒng)接地故障允許帶故障運行至下一站。（×）【詳解】直流接地故障須立即切除，防止電弧擴大。45.牽引逆變器IGBT并聯(lián)使用時應(yīng)嚴格匹配VCE(sat)與柵極驅(qū)動阻抗。（√）46.電動列車牽引電機采用永磁同步電機后，仍需制動電阻。（√）【詳解】電網(wǎng)無法吸收時仍需耗散能量。47.牽引系統(tǒng)冷卻風(fēng)機故障后，可降功率繼續(xù)運行。（√）48.牽引逆變器直流側(cè)電壓越高，電機端電壓諧波越小。（×）【詳解】諧波與調(diào)制策略有關(guān)，與母線電壓高低無直接關(guān)系。49.牽引電機軸承潤滑脂填充量越多，壽命越長。（×）【詳解】過量潤滑脂導(dǎo)致攪拌發(fā)熱，壽命縮短。50.牽引系統(tǒng)故障錄波可記錄IGBT驅(qū)動信號波形。（√）四、計算題（共20分，需寫出完整步驟）51.某電動列車動車重50t，額定速度80km/h，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)1.08，牽引電機效率95%，逆變器效率98%，齒輪傳動效率97%，求：（1）列車在平直軌道以0.5m/s2加速至80km/h所需牽引力；（6分）（2）單臺電機輸出功率（四臺并聯(lián)驅(qū)動）；（4分）（3）直流母線側(cè)輸入功率。（4分）【解答】（1）換算質(zhì)量M=50×1000×1.08=54000kg末速度v=80/3.6=22.22m/s牽引力F=M·a=54000×0.5=27kN（2）輪周功率P=F·v=27000×22.22=599.9kW單臺電機輸出P_m=599.9/4=150kW（3）電機輸入P_in_m=150/0.95=157.9kW逆變器輸出P_inv_out=4×157.9=631.6kW直流輸入P_dc=631.6/(0.98×0.97)=664kW【答案】（1）27kN；（2）150kW；（3）664kW52.牽引逆變器直流母線電壓1500V，采用SVPWM，調(diào)制比1.0，輸出線電壓基波有效值多少？若電機功率因數(shù)0.85，線電流有效值800A，求直流側(cè)電流平均值。（6分）【解答】線電壓基波幅值Um=1.0×1500×√3/2=1299V有效值U1=Um/√2=1299/1.414=919V交流側(cè)視在功率S=√3×U1×I=1.732×919×800=1274kVA有功P=S·cosφ=1274×0.85=1083kW忽略損耗，直流