2025年大学（自动化）电力电子技术基础综合测试卷及解析.doc

2025年大学（自动化）电力电子技术基础综合测试卷及解析

（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：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 电力电子技术的核心是（ ）
A. 电力变换 B. 电力控制 C. 电力传输 D. 电力分配
2. 以下哪种电力电子器件属于全控型器件（ ）
A. 晶闸管 B. 二极管 C. 绝缘栅双极型晶体管 D. 电力二极管
3. 单相桥式全控整流电路，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
4. 三相半波可控整流电路，变压器二次侧相电压的有效值为U2，则输出直流电压平均值Ud的计算公式为（ ）
A. Ud = 1.17U2cosα B. Ud = 2.34U2cosα C. Ud = 0.9U2cosα D. Ud = 1.35U2cosα
5. 逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种逆变称为（ ）
A. 有源逆变 B. 无源逆变 C. 负载逆变 D. 自换相逆变
6. 斩波电路中，降压斩波电路的输出电压平均值Uo与输入电压Ud的关系是（ ）
A. Uo > Ud B. Uo = Ud C. Uo < Ud D. 不确定
7. 下列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
8. PWM控制技术中，载波比N是指（ ）
A. 载波频率fc与调制波频率fr之比 B. 调制波频率fr与载波频率fc之比
C. 载波幅值与调制波幅值之比 D. 调制波幅值与载波幅值之比
9. 电力电子装置中常用的过电流保护措施不包括（ ）
A. 快速熔断器 B. 过电流继电器 C. 热继电器 D. 压敏电阻
10. 电力电子技术主要应用于（ ）
A. 电力系统 B. 电子设备 C. 工业自动化 D. 以上都是

第II卷（非选择题，共70分）

二、填空题（共10分）
答题要求：本大题共5小题，每空2分。

1. 电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路和____________________三个部分。
2. 晶闸管导通的条件是____________________和____________________。
3. 三相桥式全控整流电路，当α = 0°时，输出直流电压平均值Ud = ____________________。
4. 软开关电路可以分为零电压电路和____________________电路两大类。
5. 电力电子装置的功率因数定义为____________________与____________________之比。

三、简答题（共20分）
答题要求：简要回答问题，条理清晰，语言简洁。

1. 简述电力电子技术的发展趋势。（5分）
2. 说明晶闸管的工作原理。（5分）
3. 分析单相桥式全控整流电路在电阻性负载时的工作情况。（5分）
4. 简述逆变电路的分类及各自特点。（5分）

四、分析题（共20分）
答题要求：阅读材料，结合所学知识进行分析解答。

材料：某直流调速系统采用三相半波可控整流电路，已知变压器二次侧相电压有效值U2 = 220V，负载电阻R = 10Ω，控制角α = 30°。

1. 计算输出直流电压平均值Ud。（10分）
2. 计算输出直流电流平均值Id。（10分）

五、设计题（共20分）
答题要求：根据题目要求设计相应的电力电子电路。

设计一个降压斩波电路，要求输入电压Ud = 24V，输出电压Uo = 12V，负载电阻R = 5Ω，采用PWM控制方式，画出电路原理图并说明工作原理。（20分）

答案：
一、选择题
1. A 2. C 3. B 4. A 5. A 6. C 7. C 8. A 9. D 10. D
二、填空题
1. 电力电子系统的应用
2. 阳极加正向电压；门极加正向触发脉冲
3. 2.34U2
4. 零电流
5. 有功功率；视在功率
三、简答题
1. 电力电子技术的发展趋势包括：提高电力电子器件的性能及集成度；发展软开关技术；提高电力电子装置的功率因数；智能化控制等。
2. 晶闸管由阳极、阴极和门极组成。当阳极加正向电压，门极加正向触发脉冲时，晶闸管导通；导通后，门极失去控制作用，只有当阳极电流小于维持电流时，晶闸管才关断。
3. 单相桥式全控整流电路在电阻性负载时，在一个周期内，晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3轮流导通，输出直流电压平均值Ud = 0.9U2(1 + cosα)/2。α = π时，Ud = 0；α = 0时，Ud = 0.9U2。
4. 逆变电路分为有源逆变和无源逆变。有源逆变是将直流电逆变成与电网同频率的交流电并回馈给电网；无源逆变是将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载。
四、分析题
1. Ud = 1.17U2cosα = 1.17×220×cos30°≈227.5V。
2. Id = Ud/R = 227.5/10 = 22.75A。
五、设计题
降压斩波电路原理图：输入电压Ud经开关管S，通过电感L与负载R相连，电容C并联在负载两端。工作原理：当开关管S导通时，电源向电感L充电，电感储能；当开关管S关断时，电感L释放能量，与电源电压共同向负载供电，通过控制开关管的导通和关断时间，实现降压输出。