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2025年电力电子实验测试题及答案

一、选择题（每题3分，共30分）
1. 电力电子技术的核心是（ ）
A. 电力变换 B. 电能传输 C. 电力控制 D. 电力生产
答案：A
解析：电力电子技术主要研究各种电力变换，如整流、逆变、直流斩波等，所以核心是电力变换。

2. 以下哪种器件属于半控型器件（ ）
A. 晶闸管 B. 绝缘栅双极型晶体管 C. 电力场效应晶体管 D. 门极可关断晶闸管
答案：A
解析：晶闸管需要在门极触发后导通，导通后不能通过门极控制关断，属于半控型器件。

3. 单相桥式全控整流电路，电阻性负载，当控制角α增大时，输出直流电压平均值Ud（ ）
A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小
答案：B
解析：单相桥式全控整流电路电阻性负载时，Ud=0.9U2cosα，α增大，cosα减小，所以Ud减小。

4. 三相半波可控整流电路，电阻性负载，晶闸管承受的最大反向电压为（ ）
A. √2U2 B. √3U2 C. 2√2U2 D. 2√3U2
答案：D
解析：三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次线电压的峰值，即2√3U2。

5. 下列哪种电路可以实现有源逆变（ ）
A. 单相桥式全控整流电路 B. 单相半波可控整流电路 C. 三相半波可控整流电路 D. 以上都可以
答案：A
解析：单相桥式全控整流电路在一定条件下可以实现有源逆变，其他两个电路一般不用于有源逆变。

6. 直流斩波电路中，降压斩波电路的输出电压平均值Ud与输入电压Uin的关系是（ ）
A. Ud>Uin B. Ud=Uin C. Ud<Uin D. 不确定
答案：C
解析：降压斩波电路通过控制开关管的导通和关断，使输出电压平均值低于输入电压。

7. 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种（ ）
A. 电压控制型器件 B. 电流控制型器件 C. 复合型器件 D. 单极型器件
答案：C
解析：IGBT是由MOSFET和GTR复合而成的复合型器件。

8. 串联谐振式逆变器属于（ ）
A. 电压型逆变器 B. 电流型逆变器 C. 电阻型逆变器 D. 功率型逆变器
答案：B
解析：串联谐振式逆变器输出电流波形接近正弦波，属于电流型逆变器。

9. 电力电子装置中常用的过电压保护措施是（ ）
A. 阻容吸收 B. 压敏电阻 C. 避雷器 D. 以上都是
答案：D
解析：阻容吸收、压敏电阻、避雷器都可以用于电力电子装置的过电压保护。

10. 电力电子系统的电磁兼容性（EMC）主要包括（ ）
A. 电磁干扰（EMI） B. 电磁敏感度（EMS） C. A和B D. 以上都不是
答案：C
解析：电磁兼容性包括电磁干扰和电磁敏感度。

二、填空题（每题3分，共15分）
1. 电力电子技术包括电力电子器件、________和电力电子装置。
答案：电力电子电路
解析：电力电子技术的三个主要组成部分就是电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置。

2. 晶闸管导通的条件是阳极加正向电压且________。
答案：门极加正向触发脉冲
解析：晶闸管导通需要同时满足阳极正向电压和门极正向触发脉冲两个条件。

3. 三相桥式全控整流电路，电阻性负载，当α=0°时，输出直流电压平均值Ud=________。
答案：2.34U2
解析：三相桥式全控整流电路电阻性负载α=0°时，Ud=2.34U2。

4. 逆变电路中，当交流侧和电网连接时，这种逆变称为________。
答案：有源逆变
解析：与电网连接的逆变称为有源逆变。

5. 电力电子装置中常用的过电流保护措施有快速熔断器、________和过电流继电器。
答案：电流互感器
解析：电流互感器可用于检测电流，配合其他电路实现过电流保护。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述电力电子技术的应用领域。
答案：电力电子技术在工业、交通运输、电力系统、通信、家电等众多领域都有广泛应用。在工业中用于电机调速、电解电镀等；交通运输方面用于电动汽车、电力机车等；电力系统中用于无功补偿、高压直流输电等；通信领域用于通信电源等；家电中如空调、冰箱等的电力控制。
解析：从不同行业角度阐述电力电子技术的具体应用场景。

2. 分析单相桥式全控整流电路中晶闸管的导通和关断情况。
答案：在单相桥式全控整流电路中，在一个周期内，晶闸管VT1和VT4在u2正半周导通，VT2和VT3在u2负半周导通。当触发角α到来时，对应的晶闸管导通，导通角为180°-α。当u2过零变负时，由于电感的作用，晶闸管电流不能立刻变为零，当电流下降到维持电流以下时，晶闸管关断。
解析：结合电路原理分析晶闸管在不同阶段的导通和关断条件及过程。

3. 说明直流斩波电路的工作原理及降压斩波电路的特点。
答案：直流斩波电路是通过控制开关器件的导通和关断，将直流电源的电压断续地加到负载上，从而改变负载两端的电压平均值。降压斩波电路的特点是输出电压平均值低于输入电压，通过调节开关管的导通时间和关断时间的比例，可以方便地调节输出电压。
解析：先阐述直流斩波电路的通用原理，再重点说明降压斩波电路的独特之处。

四、计算题（每题10分，共20分）
1. 单相桥式全控整流电路，电阻性负载，U2=220V，要求输出直流电压Ud=180V，求控制角α。
答案：根据Ud=0.9U2cosα，可得180 = 0.9×220×cosα，cosα = 180÷(0.9×220)≈0.909，α = arccos0.909≈24.6°。
解析：利用单相桥式全控整流电路电阻性负载的电压计算公式求解控制角。

2. 降压斩波电路，输入电压Uin=24V，输出电压Ud=12V，求导通比D。
答案：由Ud = DUin，可得D = Ud/Uin = 12÷24 = 0.5。
解析：根据降压斩波电路输出电压与输入电压及导通比的关系求解导通比。

五、设计题（5分）
设计一个简单的三相半波可控整流电路，画出电路图，并说明其工作原理。
答案：电路图：由变压器、三个晶闸管、三个二极管及负载组成。工作原理：变压器二次侧输出三相交流电压，在每个晶闸管的阳极和阴极之间施加正向电压。当触发相应晶闸管时，该晶闸管导通，电流经晶闸管、负载、二极管回到变压器二次侧。在一个周期内，按顺序触发三个晶闸管，实现对负载的整流。
解析：先画出基本电路图，再详细阐述在一个周期内电路如何通过晶闸管的触发实现整流工作。