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2025年大学（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40分）
答题要求：本卷共8题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填在题后的括号内。

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. 电力晶体管
C. 绝缘栅双极型晶体管
D. 功率场效应晶体管

2. 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Ud（ ）。
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 先增大后减小

3. 三相半波可控整流电路，电阻性负载，当控制角α增大时，输出直流电压Ud（ ）。
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 先增大后减小

4. 晶闸管导通的条件是（ ）。
A. 阳极和阴极间加正向电压，门极不加电压
B. 阳极和阴极间加反向电压，门极加正向电压
C. 阳极和阴极间加正向电压，门极加正向触发电压
D. 阳极和阴极间加反向电压，门极加反向触发电压

5. 三相桥式全控整流电路，电感性负载，当控制角α增大时，输出直流电压Ud（ ）。
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 先增大后减小

6. 电力电子器件工作时所承受的最大电压是（ ）。
A. 断态重复峰值电压
B. 反向重复峰值电压
C. 两者中的较大值
D. 两者中的较小值

7. 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种（ ）。
A. 电压驱动型器件
B. 电流驱动型器件
C. 复合型器件
D. 单极型器件

8. 以下哪种电路可以实现有源逆变？（ ）
A. 单相桥式全控整流电路
B. 三相半波可控整流电路
C. 三相桥式全控整流电路
D. 以上都可以

第II卷（非选择题，共60分）

二、填空题（共10分）
答题要求：本大题共5个空，每空2分。请将正确答案填在横线上。

1. 电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，它包括电力电子器件、电力电子电路和________________三个部分。
2. 晶闸管的导通条件是阳极和阴极间加正向电压，门极加________________。
3. 单相桥式全控整流电路，电阻性负载，输出直流电压Ud的计算公式为________________。
4. 三相桥式全控整流电路，电感性负载，为了使晶闸管可靠导通，需要在负载两端并联________________。
5. 电力电子器件的损耗主要包括导通损耗、________________和开关损耗。

三、简答题（共20分）
答题要求：本大题共4题，每题5分。请简要回答问题。

1. 简述电力电子技术的应用领域。
2. 说明晶闸管的工作原理。
3. 在三相桥式全控整流电路中，如何实现对输出直流电压的控制？
4. 简述绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的特点。

四、分析计算题（共20分）
答题要求：本大题共2题，每题10分。请根据题目要求进行分析计算，并写出详细的计算过程。

1. 单相桥式全控整流电路，电阻性负载，已知电源电压U2 = 220V，负载电阻R = 10Ω，控制角α = 30°。求输出直流电压Ud、输出直流电流Id和晶闸管的平均电流IT。

2. 三相桥式全控整流电路，电感性负载，已知电源电压U2 = 380V，负载电感L足够大，控制角α = 60°。求输出直流电压Ud和输出直流电流Id。

五、综合应用题（共10分）
答题要求：本大题共1题，10分。请根据题目要求进行综合分析和应用。

材料：有一电阻性负载，需要设计一个单相桥式全控整流电路来实现对其供电。已知负载电阻R = 20Ω，电源电压U2 = 220V。要求：
1. 画出电路原理图，并标注出晶闸管的触发脉冲。
2. 计算当控制角α = 45°时，电路的输出直流电压Ud和输出直流电流Id。
3. 分析该电路在实际应用中可能存在的问题及解决措施。

答案：
第I卷
1. A
2. B
3. B
4. C
5. B
6. C
7. C
8. D

第II卷
二、填空题
1. 电力电子系统
2. 正向触发电压
3. Ud = 0.9U2cosα
4. 续流二极管
5. 断态损耗

三、简答题
1. 电力电子技术的应用领域包括电力系统、工业、交通运输、新能源、航空航天等。
2. 晶闸管的工作原理：当晶闸管阳极和阴极间加正向电压，门极加正向触发电压时，晶闸管导通；导通后，门极失去控制作用；当阳极电流小于维持电流时，晶闸管关断。
3. 在三相桥式全控整流电路中，通过控制晶闸管的触发角α来实现对输出直流电压的控制。α增大，输出直流电压减小；α减小，输出直流电压增大。
4. IGBT 的特点：开关速度快、输入阻抗高、驱动功率小、通态压降小、承受电流大、阻断电压高。

四、分析计算题
1. Ud = 0.9U2cosα = 0.9×220×cos30°≈173.2V
Id = Ud/R = 173.2/10 = 17.32A
IT = Id/2 = 17.32/2 = 8.66A
2. Ud = 2.34U2cosα = 2.34×380×cos60° = 444.6V
Id = Ud/RL（RL 为负载等效电阻，因电感大可忽略电阻影响）≈Ud/∞ = 0（实际电流由负载特性确定，这里仅计算理论电压下电流趋势）

五、综合应用题
1. 电路原理图：画出单相桥式全控整流电路，四个晶闸管按桥臂连接，电源接在桥的输入端，负载接在桥的输出端，触发脉冲按顺序分别加在晶闸管的门极。
2. Ud = 0.9U2cosα = 0.9×220×cos45°≈139.4V
Id = Ud/R = 139.4/20 = 6.97A
3. 可能存在的问题：晶闸管过电压、过电流、触发脉冲丢失等。解决措施：过电压保护采用阻容吸收电路；过电流保护采用快速熔断器、电流继电器等；触发脉冲采用可靠的触发电路，如单结晶体管触发电路等，并设置脉冲监视电路。