2025年电动牵引考试试题及答案详解

2025年电动牵引考试试题及答案详解一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项填入括号内）1.电动牵引系统中，牵引逆变器的主要功能是（）。A.将直流电转换为交流电供给牵引电机B.将交流电转换为直流电供给辅助系统C.将高压直流电降压为低压直流电D.将交流电升压后供给制动电阻【答案】A【详解】牵引逆变器是电动牵引系统的核心部件，其作用是将接触网或第三轨提供的直流电（如DC1500V）逆变为三相交流电，供给异步或同步牵引电机，实现牵引与制动控制。2.在再生制动过程中，牵引电机工作在（）状态。A.电动机B.发电机C.短路D.空载【答案】B【详解】再生制动时，列车动能通过轮对传递至牵引电机，使其以发电机状态运行，将机械能转化为电能回馈至电网或储能装置。3.下列哪项不是电动牵引系统的主要组成部分（）。A.牵引逆变器B.牵引电机C.制动电阻D.空气压缩机【答案】D【详解】空气压缩机属于列车辅助系统的气源设备，不属于牵引系统核心部件。牵引系统主要包括受流器、牵引逆变器、牵引电机、制动电阻等。4.牵引电机采用矢量控制的主要目的是（）。A.降低电机重量B.提高电机绝缘等级C.实现高精度转矩控制D.减少冷却风量【答案】C【详解】矢量控制（FOC）通过解耦电机电流的励磁分量和转矩分量，实现对异步或同步电机的高动态、高精度转矩控制，提升牵引性能。5.在电动列车中，牵引逆变器通常采用的开关器件为（）。A.SCRB.GTOC.IGBTD.MCT【答案】C【详解】IGBT（绝缘栅双极型晶体管）具有开关频率高、导通压降低、驱动简单等优点，已成为现代牵引逆变器的主流功率器件。6.电动列车在惰行状态下，牵引系统应处于（）模式。A.牵引B.制动C.空载D.待机【答案】D【详解】惰行时列车无牵引力也无制动力，牵引系统处于待机模式，逆变器关闭输出，电机自由旋转。7.牵引逆变器输出电流谐波主要来源于（）。A.电机反电动势B.PWM调制过程C.电网电压波动D.轮对滑动【答案】B【详解】PWM调制过程中，逆变器输出电压为高频脉冲序列，含有丰富谐波，需通过滤波器或优化调制策略抑制。8.电动列车牵引电机冷却方式普遍采用（）。A.自然风冷B.强迫风冷C.水冷D.油冷【答案】B【详解】牵引电机功率密度高，普遍采用强迫风冷（外鼓风或内鼓风）方式，确保绕组与铁芯温升在允许范围内。9.牵引系统故障代码“OC”通常表示（）。A.过压B.过流C.欠压D.过热【答案】B【详解】OC（OverCurrent）为逆变器输出电流超过设定阈值，可能由电机短路、负载突变或控制异常引起。10.再生制动能量无法回馈电网时，多余能量消耗在（）。A.牵引电机B.制动电阻C.辅助逆变器D.受流器【答案】B【详解】当电网不具备吸收条件或电制动功率超过电网承受能力时，牵引系统切入制动电阻，将多余电能以热能形式耗散。11.牵引逆变器直流母线电压瞬时跌落超过15%时，系统首先触发（）。A.欠压保护B.过流保护C.速断保护D.接地保护【答案】A【详解】直流母线电压跌落会危及电机磁链与转矩控制，欠压保护优先动作，封锁PWM脉冲，防止系统失控。12.电动列车牵引特性曲线中，恒功区速度升高时，电机转矩（）。A.线性增加B.线性减小C.保持不变D.指数减小【答案】B【详解】恒功区功率P=T×ω恒定，速度ω升高，转矩T必然线性减小，实现高速巡航。13.牵引电机极对数增加，则同步转速（）。A.增加B.减小C.不变D.与频率无关【答案】B【详解】同步转速ns=60f/p，极对数p增加，ns减小，适合低速大转矩工况。14.牵引逆变器载波频率提高，则（）。A.电机谐波损耗降低B.开关损耗降低C.电磁噪声降低D.逆变器效率降低【答案】D【详解】载波频率升高，开关次数增加，IGBT开关损耗显著上升，逆变器效率下降，但电机电流谐波减小。15.电动列车采用架控式牵引系统时，每辆动车配置（）台牵引逆变器。A.1B.2C.3D.4【答案】A【详解】架控式（车控）系统每辆车仅设一台大功率逆变器，集中驱动四台并联电机，成本低但冗余性差。16.牵引电机速度传感器失效后，系统通常切换至（）控制模式。A.无速度传感器矢量控制B.V/F开环控制C.直接转矩控制D.恒压频比控制【答案】A【详解】现代牵引系统具备速度传感器故障容错功能，可切换至无速度传感器矢量控制，利用电压模型估算转速，维持运行。17.牵引逆变器直流侧支撑电容的主要作用是（）。A.滤除高频谐波B.提供无功功率C.稳定直流母线电压D.限制短路电流【答案】C【详解】支撑电容容量达数mF，可抑制直流母线电压脉动，提供瞬时能量缓冲，保障逆变器稳定运行。18.电动列车牵引系统接地故障检测通常采用（）。A.零序电流互感器B.差动保护C.绝缘监测装置D.高频注入法【答案】C【详解】直流系统对地绝缘下降将引发接地故障，绝缘监测装置实时检测正负母线对地绝缘电阻，低于设定值即报警。19.牵引电机额定频率为60Hz，极对数为2，则额定同步转速为（）r/min。A.1500B.1800C.3600D.1200【答案】B【详解】ns=60f/p=60×60/2=1800r/min。20.牵引逆变器PWM调制比m=0.8，直流母线电压1500V，则输出线电压基波幅值约为（）V。A.1200B.980C.849D.600【答案】C【详解】基波幅值Um=m×Ud×√3/2=0.8×1500×0.866≈849V。21.电动列车牵引系统EMC试验中，传导干扰测试频段为（）。A.150kHz30MHzB.30MHz1GHzC.9kHz150kHzD.1GHz6GHz【答案】A【详解】依据EN5012132，牵引系统传导干扰测试频段为150kHz30MHz，辐射干扰为30MHz1GHz。22.牵引电机绝缘等级为200级，则其允许最高绕组温度为（）℃。A.180B.200C.220D.155【答案】B【详解】IEC60034规定200级绝缘最高允许绕组温度为200℃（环境温度40℃+温升160℃）。23.牵引逆变器采用SVPWM相比SPWM，直流电压利用率提高约（）。A.5%B.10%C.15%D.30%【答案】C【详解】SVPWM最大调制比1.05，SPWM为0.785，利用率提高(1.050.785)/0.785≈15%。24.电动列车牵引系统采用碳化硅（SiC）器件后，开关频率可提升至（）kHz以上。A.2B.5C.10D.20【答案】D【详解】SiC器件开关损耗低，频率可达20kHz以上，显著降低电机谐波与滤波器体积。25.牵引电机转矩脉动主要影响列车的（）。A.最大速度B.乘坐舒适性C.电网功率因数D.制动距离【答案】B【详解】转矩脉动引发纵向冲动，影响乘客舒适感，需通过优化控制算法抑制。26.牵引系统年检时，直流支撑电容容量下降超过（）%必须更换。A.5B.10C.15D.20【答案】B【详解】电容容量下降10%后，ESR显著上升，母线电压波动加剧，可靠性降低，需更换。27.牵引逆变器IGBT模块结温超过（）℃将触发过热保护。A.125B.150C.175D.200【答案】C【详解】工业级IGBT最高允许结温175℃，超温即封锁驱动，防止热击穿。28.电动列车牵引系统采用分布式控制时，单元间通信协议通常为（）。A.CANopenB.MVBC.Ethernet/IPD.PROFINET【答案】B【详解】列车通信网络标准IEC61375规定MVB（多功能车辆总线）用于牵引单元实时数据交换。29.牵引电机轴承电蚀的主要成因是（）。A.低频脉动转矩B.共模电压产生轴电流C.过载运行D.冷却不足【答案】B【详解】PWM逆变器输出的高频共模电压通过寄生电容耦合至轴，形成轴电流，导致轴承滚道电蚀。30.牵引系统故障录波数据存储时间一般不少于（）秒。A.1B.3C.5D.10【答案】C【详解】为便于分析故障前后状态，系统记录故障前后共5秒波形，采样率≥10kHz。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.下列哪些措施可有效抑制牵引逆变器输出谐波（）。A.提高载波频率B.采用SVPWMC.增加输出电抗器D.降低直流母线电压【答案】A、B、C【详解】提高载波、优化调制、加电抗器均可抑制谐波；降低母线电压仅影响幅值，与谐波无关。32.电动列车牵引系统再生制动能量吸收方式包括（）。A.回馈电网B.储能装置C.制动电阻消耗D.辅助逆变器逆变【答案】A、B、C【详解】辅助逆变器无法吸收制动能量，其余三种为常用方式。33.牵引电机无速度传感器控制需用到哪些算法（）。A.模型参考自适应B.滑模观测器C.扩展卡尔曼滤波D.锁相环【答案】A、B、C、D【详解】四种算法均可用于估算转速与磁链，实现无传感器运行。34.牵引逆变器功率模块测试项目包括（）。A.静态集电极发射极饱和压降B.栅极阈值电压C.开关时间D.绝缘栅极电阻【答案】A、B、C【详解】绝缘栅极电阻为驱动板参数，不属于模块本体测试。35.下列哪些故障会导致牵引系统立即封锁脉冲（）。A.直流过压B.逆变器过流C.电机超速10%D.散热器过热【答案】A、B、D【详解】电机超速10%仅报警，不立即封锁；其余三种属致命故障，瞬间封锁。36.牵引系统年检需更换的耗材包括（）。A.冷却风机滤网B.直流支撑电容C.主接触器触头D.制动电阻栅片【答案】A、C【详解】电容与栅片寿命≥10年，无需每年更换；滤网与触头需年度维护。37.电动列车牵引特性曲线包含哪些区段（）。A.恒转矩区B.恒功区C.自然特性区D.恒流区【答案】A、B、C【详解】恒流区为恒转矩区的一部分，不单独划分。38.牵引逆变器EMC设计措施有（）。A.屏蔽电缆B.接地铜排C.共模电抗器D.金属壳体法拉第笼【答案】A、B、C、D【详解】四项均为标准EMC设计手段。39.牵引电机轴承绝缘处理可采用（）。A.陶瓷球轴承B.绝缘轴承座C.轴接地碳刷D.导电油脂【答案】A、B、C【详解】导电油脂加剧电蚀，不可取。40.牵引系统远程在线监测参数包括（）。A.直流母线电压B.电机绕组温度C.逆变器开关频率D.制动电阻表面温度【答案】A、B、D【详解】开关频率为设定值，非监测量。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.牵引逆变器采用SPWM时，调制比大于1即进入过调制区，输出电压谐波急剧增加。（√）42.电动列车牵引电机额定功率指持续制功率，与小时制功率数值相同。（×）【详解】小时制功率比持续制高10%15%，用于短时过载。43.再生制动时，牵引逆变器功率流向与牵引状态相反，电流方向也相反。（√）44.牵引系统接地故障允许带故障运行至下一站。（×）【详解】直流接地故障须立即切除，防止电弧扩大。45.牵引逆变器IGBT并联使用时应严格匹配VCE(sat)与栅极驱动阻抗。（√）46.电动列车牵引电机采用永磁同步电机后，仍需制动电阻。（√）【详解】电网无法吸收时仍需耗散能量。47.牵引系统冷却风机故障后，可降功率继续运行。（√）48.牵引逆变器直流侧电压越高，电机端电压谐波越小。（×）【详解】谐波与调制策略有关，与母线电压高低无直接关系。49.牵引电机轴承润滑脂填充量越多，寿命越长。（×）【详解】过量润滑脂导致搅拌发热，寿命缩短。50.牵引系统故障录波可记录IGBT驱动信号波形。（√）四、计算题（共20分，需写出完整步骤）51.某电动列车动车重50t，额定速度80km/h，旋转质量系数1.08，牵引电机效率95%，逆变器效率98%，齿轮传动效率97%，求：（1）列车在平直轨道以0.5m/s²加速至80km/h所需牵引力；（6分）（2）单台电机输出功率（四台并联驱动）；（4分）（3）直流母线侧输入功率。（4分）【解答】（1）换算质量M=50×1000×1.08=54000kg末速度v=80/3.6=22.22m/s牵引力F=M·a=54000×0.5=27kN（2）轮周功率P=F·v=27000×22.22=599.9kW单台电机输出P_m=599.9/4=150kW（3）电机输入P_in_m=150/0.95=157.9kW逆变器输出P_inv_out=4×157.9=631.6kW直流输入P_dc=631.6/(0.98×0.97)=664kW【答案】（1）27kN；（2）150kW；（3）664kW52.牵引逆变器直流母线电压1500V，采用SVPWM，调制比1.0，输出线电压基波有效值多少？若电机功率因数0.85，线电流有效值800A，求直流侧电流平均值。（6分）【解答】线电压基波幅值Um=1.0×1500×√3/2=1299V有效值U1=Um/√2=1299/1.414=919V交流侧视在功率S=√3×U1×I=1.732×919×800=1274kVA有功P=S·cosφ=1274×0.85=1083kW忽略损耗，直流