2025年高職新能源汽車電力電子技術(shù)（電路設(shè)計(jì)）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個(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半控型器件？（）A.晶閘管B.絕緣柵雙極型晶體管C.電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管D.門極可關(guān)斷晶閘管答案：A2.電力電子電路中，實(shí)現(xiàn)電能變換的核心是（）。A.控制電路B.主電路C.驅(qū)動(dòng)電路D.保護(hù)電路答案：B3.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：B4.三相半波可控整流電路，電阻性負(fù)載，晶閘管承受的最大反向電壓為（）。A.√2U2B.√3U2C.2√2U2D.2√3U2答案：D5.三相橋式全控整流電路，電阻性負(fù)載，輸出直流電壓平均值Ud的計(jì)算公式為（）。A.Ud=2.34U2cosαB.Ud=1.17U2cosαC.Ud=2.34U2sinαD.Ud=1.17U2sinα答案：A6.以下哪種電路可以實(shí)現(xiàn)有源逆變？（）A.單相半波可控整流電路B.單相橋式全控整流電路C.三相半波可控整流電路D.將直流電能逆變成交流電能，且交流側(cè)接電網(wǎng)答案：D7.電力電子器件的損耗主要包括（）。A.通態(tài)損耗、斷態(tài)損耗、開(kāi)關(guān)損耗B.銅損耗、鐵損耗、介質(zhì)損耗C.有功損耗、無(wú)功損耗、視在損耗D.功率損耗、能量損耗、熱量損耗答案：A8.絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是一種（）器件。A.電壓驅(qū)動(dòng)型B.電流驅(qū)動(dòng)型C.功率驅(qū)動(dòng)型D.頻率驅(qū)動(dòng)型答案：A9.電力電子技術(shù)中，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的主要目的是（）。A.降低開(kāi)關(guān)損耗B.提高開(kāi)關(guān)頻率C.增大輸出功率D.減小電路體積答案：A10.單相交流調(diào)壓電路，通過(guò)改變晶閘管的（）來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。A.導(dǎo)通角B.關(guān)斷角C.觸發(fā)角D.控制角答案：A11.三相交流調(diào)壓電路，通常采用（）控制方式。A.相位控制B.通斷控制C.斬波控制D.脈沖寬度調(diào)制答案：A12.直流斬波電路中，降壓斬波電路的輸出電壓平均值Ud與輸入電壓Uin的關(guān)系為（）。A.Ud=αUinB.Ud=(1-α)UinC.Ud=Uin/αD.Ud=Uin/(1-α)答案：B13.升壓斬波電路的輸出電壓平均值Ud與輸入電壓Uin的關(guān)系為（）。A.Ud=αUinB.Ud=(1-α)UinC.Ud=Uin/αD.Ud=Uin/(1-α)答案：D14.以下哪種電路可以實(shí)現(xiàn)直流-直流變換？（）A.整流電路B.逆變電路C.斬波電路D.交流調(diào)壓電路答案：C15.開(kāi)關(guān)電源中，采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)的目的是（）。A.提高效率B.降低成本C.改善輸出電壓波形D.減小電磁干擾答案：C16.電力電子系統(tǒng)中，過(guò)電壓保護(hù)常用的方法有（）。A.阻容保護(hù)、壓敏電阻保護(hù)、硒堆保護(hù)B.熔斷器保護(hù)、熱繼電器保護(hù)、過(guò)流繼電器保護(hù)C.接地保護(hù)、接零保護(hù)、漏電保護(hù)D.短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、欠壓保護(hù)答案：A17.電力電子系統(tǒng)中，過(guò)電流保護(hù)常用的方法有（）。A.熔斷器保護(hù)、熱繼電器保護(hù)、過(guò)流繼電器保護(hù)B.阻容保護(hù)、壓敏電阻保護(hù)、硒堆保護(hù)C.接地保護(hù)、接零保護(hù)、漏電保護(hù)D.短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、欠壓保護(hù)答案：A18.電力電子器件的散熱方式主要有（）。A.自然冷卻、風(fēng)冷、液冷B.輻射散熱、傳導(dǎo)散熱、對(duì)流散熱C.直接散熱、間接散熱、混合散熱D.主動(dòng)散熱、被動(dòng)散熱、強(qiáng)制散熱答案：A19.三相四線制有源電力濾波器的主要功能是（）。A.濾除諧波電流B.提高功率因數(shù)C.穩(wěn)定輸出電壓D.抑制電壓波動(dòng)答案：A20.以下哪種電力電子電路常用于直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制？（）A.整流電路B.逆變電路C.斬波電路D.交流調(diào)壓電路答案：C第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）本大題共5小題，每小題2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)，它是______與______相結(jié)合的產(chǎn)物。答案：電子技術(shù)、電力技術(shù)2.晶閘管導(dǎo)通的條件是______和______。答案：陽(yáng)極加正向電壓、門極加正向觸發(fā)脈沖3.三相橋式全控整流電路，電阻性負(fù)載，當(dāng)α=0°時(shí)，輸出直流電壓平均值Ud=______。答案：2.34U24.軟開(kāi)關(guān)電路可以分為_(kāi)_____和______兩大類。答案：零電壓開(kāi)關(guān)、零電流開(kāi)關(guān)5.電力電子系統(tǒng)的電磁兼容性主要包括______和______兩個(gè)方面。答案：電磁干擾、電磁抗擾度（二）簡(jiǎn)答題（共20分）本大題共4小題，每小題5分。1.簡(jiǎn)述電力電子器件的分類及特點(diǎn)。答案：電力電子器件可分為三大類：半控型器件（如晶閘管），其導(dǎo)通后不能通過(guò)門極控制關(guān)斷；全控型器件（如絕緣柵雙極型晶體管、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管等），可通過(guò)門極控制導(dǎo)通和關(guān)斷；不可控器件（如二極管）。特點(diǎn)包括功率大、工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)、需要專門的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路等。2.說(shuō)明單相橋式全控整流電路的工作原理。答案：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐酚伤膫€(gè)晶閘管組成。在交流電源的正半周，觸發(fā)VT1、VT4導(dǎo)通，電流從電源正極經(jīng)VT1、負(fù)載、VT4回到電源負(fù)極；在負(fù)半周，觸發(fā)VT2、VT3導(dǎo)通，電流從電源正極經(jīng)VT2、負(fù)載、VT3回到電源負(fù)極。通過(guò)控制晶閘管的觸發(fā)角α，可調(diào)節(jié)輸出直流電壓平均值。3.簡(jiǎn)述有源逆變的工作條件及實(shí)現(xiàn)方法。答案：工作條件：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；變流器必須工作在β<90°區(qū)域，使Ud為負(fù)值。實(shí)現(xiàn)方法：通過(guò)控制晶閘管的觸發(fā)角，使其工作在逆變狀態(tài)，將直流電能逆變成交流電能反饋到電網(wǎng)。4.解釋脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)的原理。答案：脈寬調(diào)制技術(shù)是通過(guò)對(duì)一系列脈沖幅值不變，寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列進(jìn)行調(diào)制，使其等效于一個(gè)正弦波。通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)控制輸出電壓的大小，改變脈沖的周期來(lái)控制輸出頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、頻率等參數(shù)的調(diào)節(jié)。（三）分析計(jì)算題（共20分）本大題共2小題，每小題10分。1.單相橋式全控整流電路，接電阻性負(fù)載，R=10Ω，交流電源電壓U2=220V，當(dāng)控制角α=60°時(shí)，求輸出直流電壓平均值Ud、輸出直流電流平均值Id以及晶閘管的電流平均值IT和有效值IVT。答案：Ud=0.9U2cosα=0.9×220×cos60°=99V；Id=Ud/R=99/10=9.9A；IT=1/2Id=4.95A；IVT=√2/2Id=6.99A。2.三相橋式全控整流電路，接電阻性負(fù)載，R=5Ω，交流電源電壓U2=380V，當(dāng)控制角α=30°時(shí)，求輸出直流電壓平均值Ud、輸出直流電流平均值Id以及晶閘管的電流平均值IT和有效值IVT。答案：Ud=2.34U2cosα=2.34×380×cos30°=779.4V；Id=Ud/R=779.4/5=155.88A；IT=1/3Id=51.96A；IVT=√2/3Id=73.97A。（四）綜合應(yīng)用題（共10分）如圖所示為一降壓斬波電路，已知輸入電壓Uin=24V，開(kāi)關(guān)頻率f=50kHz，占空比α=0.6。（1）求輸出電壓平均值Ud。（2）若負(fù)載電阻R=10Ω，求輸出直流電流平均值Id。（3）計(jì)算開(kāi)關(guān)管V導(dǎo)通時(shí)的電流波形峰值Imax。答案：（1）Ud=αUin=0.6×24=14.4V。（2）Id=Ud/R=14.4/10=1.44A。（3）開(kāi)關(guān)管V導(dǎo)通時(shí)，電流線性上升，Imax=Uin/L×t=Uin/L×(αT)，T=1/f=1/50000=20μs，L未知，假設(shè)L=1mH，Imax=24/0.001×(0.6×20×10^-6)=28.8A。（注：L值可根據(jù)實(shí)際情況假設(shè)或給定，這里僅為示例計(jì)算）（五）設(shè)計(jì)題（共10分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于電力電子技術(shù)的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，要求：（1）簡(jiǎn)述系統(tǒng)組成及工作原理。（2）畫(huà)出系統(tǒng)主電路原理圖。（3）說(shuō)明調(diào)速控制方法及實(shí)現(xiàn)方式。答案：（1）系統(tǒng)組成：由直流電源、斬波電路、直流電動(dòng)機(jī)等組成。工作原理：通過(guò)斬波電路調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。斬波電路