2025年大学电气工程及其自动化（电力电子技术）试题及答案.doc

2025年大学电气工程及其自动化（电力电子技术）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
答题要求：本卷共6题，每题5分。在每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 电力电子技术中，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
2. 单相桥式全控整流电路，当控制角α增大时，输出直流电压（ ）
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 先增大后减小
3. 以下哪种换流方式适用于全控型器件？（ ）
A. 器件换流
B. 电网换流
C. 负载换流
D. 强迫换流
4. 在直流斩波电路中，降压斩波电路的输出电压平均值与输入电压的关系是（ ）
A. 大于输入电压
B. 等于输入电压
C. 小于输入电压
D. 不确定
5. 三相桥式全控整流电路，变压器二次侧相电压有效值为U2，当α = 0°时，输出直流电压平均值Ud为（ ）
A. 1.17U2
B. 2.34U2
C. 0.9U2
D. 1.35U2
6. 电力电子电路中，以下哪种电路可以实现直流-直流变换？（ ）
A. 整流电路
B. 逆变电路
C. 斩波电路
D. 交流调压电路

第II卷（非选择题，共70分）

简答题（每题10分，共20分）
答题要求：简要回答问题，阐述要点。

1. 简述晶闸管的导通条件和关断条件。
2. 说明无源逆变电路和有源逆变电路的区别。

计算题（每题15分，共30分）
答题要求：写出详细的计算步骤和结果。

1. 单相桥式半控整流电路，电阻性负载，输入交流电压有效值U2 = 220V，负载电阻R = 10Ω，控制角α = π/3，求输出直流电压平均值Ud和输出直流电流平均值Id。
2. 降压斩波电路，输入直流电压Ud = 24V，输出直流电压平均值Uo = 12V，斩波周期T = 200μs，求导通时间ton和占空比D。

分析题（每题10分，共20分）
答题要求：分析问题，结合原理进行阐述。

1. 分析三相桥式全控整流电路在带大电感负载时，晶闸管的导通情况和输出电压波形。
2. 分析逆变失败的原因及防止措施。

材料分析题（每题10分，共20分）
答题要求：阅读材料，回答问题，结合所学知识进行分析。

材料：在某电力电子系统中，采用了三相桥式全控整流电路对直流电动机进行调速控制。当系统运行时，发现电动机转速不稳定，且输出电压有波动。经过检查，发现晶闸管触发电路存在故障。
1. 请分析晶闸管触发电路故障可能导致电动机转速不稳定和输出电压波动的原因。
2. 针对上述问题，提出相应的解决措施。

答案：
第I卷：1. A 2. B 3. A 4. C 5. A 6. C
第II卷：简答题：1. 晶闸管导通条件：阳极加正向电压，门极加适当正向触发脉冲。关断条件：阳极电流小于维持电流。2. 无源逆变电路是将直流电逆变成频率可变的交流电直接供给负载；有源逆变电路是将直流电逆变成与电网同频率的交流电反馈到电网。计算题：1. Ud = 0.9U2cosα = 0.9×220×cos(π/3) = 99V，Id = Ud/R = 9.9A。2. Uo = Ud×ton/T，12 = 24×ton/200×10^(-6)，ton = 100μs，D = ton/T = 0.5。分析题：1. 带大电感负载时，晶闸管在电源电压正半周导通，导通120°，每周期内共导通3次，输出电压波形为6脉波。2. 逆变失败原因：触发电路工作不可靠、晶闸管发生故障、交流电源缺相或突然消失、换相的裕量角不足。防止措施：选用可靠的触发电路、保证晶闸管质量、采用保护电路防止交流电源故障、保证足够的换相裕量角。材料分析题：1. 触发电路故障可能导致触发脉冲不准确或丢失，使晶闸管导通不一致，导致电动机转速不稳定和输出电压波动。2. 解决措施：检查触发电路，修复故障元件；确保触发脉冲的准确性和可靠性；增加保护电路，防止触发脉冲异常。