2025年大學(xué)（自動(dòng)化）電力電子技術(shù)進(jìn)階階段測(cè)試題及解析

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共30分）本卷共10題，每題3分。在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.以下哪種電力電子器件屬于全控型器件？（）A.晶閘管B.二極管C.絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）D.電力二極管答案：C2.單相橋式全控整流電路，當(dāng)控制角α增大時(shí)，輸出直流電壓平均值Ud（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：B3.三相半波可控整流電路，變壓器次級(jí)相電壓有效值為U2，控制角α=0°時(shí)，整流輸出電壓平均值Ud為（）A.1.17U2B.2.34U2C.0.9U2D.1.35U2答案：A4.逆變電路中，當(dāng)晶閘管換相重疊角γ增大時(shí)，輸出直流電壓平均值Ud（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：B5.降壓斬波電路中，已知電源電壓Ud=100V，導(dǎo)通比D=0.5，則輸出電壓平均值Uo為（）A.50VB.100VC.200VD.25V答案：A6.升壓斬波電路中，已知電源電壓Ud=50V，輸出電壓平均值Uo=100V，則導(dǎo)通比D為（）A.0.25B.0.5C.0.75D.0.8答案：B7.下列哪種電路不是直流-直流變換電路？（）A.降壓斬波電路B.升壓斬波電路C.單相橋式全控整流電路D.升降壓斬波電路答案：C8.電力電子電路中，為了防止器件因過(guò)電壓而損壞，通常采用的保護(hù)措施是（）A.過(guò)電流保護(hù)B.過(guò)電壓保護(hù)C.短路保護(hù)D.過(guò)載保護(hù)答案：B9.晶閘管的額定電流是用（）來(lái)表示的。A.有效值B.平均值C.最大值D.瞬時(shí)值答案：B10.絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的開(kāi)關(guān)速度（）晶閘管。A.高于B.低于C.等于D.遠(yuǎn)低于答案：A第II卷（非選擇題，共70分）二、填空題（每題2分共10分）1.電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，它包括電力電子器件、電力電子電路和______三個(gè)部分。答案：電力電子系統(tǒng)2.晶閘管的導(dǎo)通條件是______和______。答案：陽(yáng)極加正向電壓；門(mén)極加正向觸發(fā)脈沖3.三相橋式全控整流電路，當(dāng)控制角α=60°時(shí)，整流輸出電壓平均值Ud為_(kāi)_____。答案：2.34U2cos60°=1.17U24.逆變電路可分為有源逆變和______逆變。答案：無(wú)源5.軟開(kāi)關(guān)技術(shù)主要包括零電壓開(kāi)關(guān)和______。答案：零電流開(kāi)關(guān)三、簡(jiǎn)答題（每題10分共30分）1.簡(jiǎn)述電力電子器件的分類，并舉例說(shuō)明。答案：電力電子器件可分為以下幾類：-不可控器件：如電力二極管，其導(dǎo)通和關(guān)斷完全由外加電壓決定，不能通過(guò)控制信號(hào)控制其通斷。-半控型器件：如晶閘管，通過(guò)門(mén)極信號(hào)可以控制其導(dǎo)通，但不能控制其關(guān)斷，關(guān)斷需依靠外部電路條件。-全控型器件：如絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）等，通過(guò)控制信號(hào)既能控制其導(dǎo)通，又能控制其關(guān)斷。2.分析單相橋式全控整流電路在阻感負(fù)載時(shí)的工作原理。答案：在單相橋式全控整流電路阻感負(fù)載時(shí)，晶閘管在電源電壓正半周時(shí)承受正向電壓，當(dāng)觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)導(dǎo)通，電流通過(guò)負(fù)載和電感。電感對(duì)電流變化有阻礙作用，使電流不能突變。在電源電壓負(fù)半周時(shí)，晶閘管承受反向電壓而關(guān)斷。負(fù)載電流在電感作用下繼續(xù)流通，通過(guò)續(xù)流二極管續(xù)流。通過(guò)控制晶閘管的觸發(fā)角，可以調(diào)節(jié)輸出直流電壓的大小。3.說(shuō)明有源逆變的工作條件及應(yīng)用場(chǎng)合。答案：有源逆變的工作條件：-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。-變流器必須工作在β<90°（α>90°）區(qū)域，使Ud為負(fù)值。應(yīng)用場(chǎng)合：主要用于直流電動(dòng)機(jī)的可逆調(diào)速系統(tǒng)、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速以及高壓直流輸電等領(lǐng)域。四、分析計(jì)算題（每題10分共20分）1.有一單相橋式全控整流電路，接在220V的交流電源上，負(fù)載為電阻性負(fù)載，R=10Ω，要求輸出直流電壓平均值Ud=150V，試求控制角α，并計(jì)算晶閘管電流的平均值IT(AV)和有效值IT。答案：-首先根據(jù)單相橋式全控整流電路輸出直流電壓平均值公式Ud=0.9U2cosα，已知U=220V，則U2=220V，Ud=150V，可得：150=0.9×220×cosαcosα=150÷(0.9×220)≈0.758α≈40.7°-負(fù)載電流平均值Id(AV)=Ud/R=150÷10=15A晶閘管電流平均值IT(AV)=Id(AV)/2=15÷2=7.5A晶閘管電流有效值IT=Id/√2=15÷√2≈10.6A2.已知降壓斬波電路，電源電壓Ud=12V，負(fù)載電阻R=4Ω，L很大，C=1000μF，采用脈寬調(diào)制控制方式，TON=500μs，TOFF=1000μs，求輸出電壓平均值Uo、輸出電流平均值Io以及輸出電流的最大紋波系數(shù)γ。答案：-導(dǎo)通比D=TON/(TON+TOFF)=500÷(500+1000)=1/3輸出電壓平均值Uo=Ud/(1-D)=12÷(1-1/3)=18V-輸出電流平均值Io=Uo/R=18÷4=4.5A-輸出電流的最大紋波系數(shù)γ=(TON/2L)×(Ud/2f)×(1-D)/D，其中f=1/(TON+TOFF)=1/(500+1000)×10^-6=10^kHz，L很大可忽略電感電流紋波，γ=(TON/2L)×(Ud/2f)×(1-D)/D≈0.167五、綜合應(yīng)用題（10分）某直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，已知電動(dòng)機(jī)額定電壓Un=220V，額定電流In=40A，電樞電阻Ra=0.5Ω，要求調(diào)速范圍D=10，靜差率s=5%。1.計(jì)算該調(diào)速系統(tǒng)允許的最低轉(zhuǎn)速nmin。2.若采用三相橋式全控整流電路供電，求當(dāng)α=30°時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電樞電壓Ud。3.說(shuō)明該調(diào)速系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。答案：1.首先計(jì)算額定轉(zhuǎn)速nN=60f/p（假設(shè)極對(duì)數(shù)p已知），根據(jù)調(diào)速范圍D=nN/nmin，可得nmin=nN/D。靜差率s=(n0-nN)/n0（n0為理想空載轉(zhuǎn)速），則n0=nN/(1-s)。已知s=5%，則n0=nN/(1-0.05)=20nN/19。所以nmin=nN/D=nN/(-10)（這里假設(shè)調(diào)速是降速），又因?yàn)閚0=20nN/19，可推出nmin=19n0/200。具體數(shù)值需結(jié)合f和p計(jì)算得出。2.對(duì)于三相橋式全控整流電路，Ud=2.34U2cosα，已知U2=220V，α=30°，則U