2025年高职新能源汽车电力电子技术（电路设计）试题及答案

2025年高职新能源汽车电力电子技术（电路设计）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）本卷共20小题，每小题2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.以下哪种电力电子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：A2.电力电子电路中，实现电能变换的核心是（）。A.控制电路B.主电路C.驱动电路D.保护电路答案：B3.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.先增大后减小答案：B4.三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.√2U2B.√3U2C.2√2U2D.2√3U2答案：D5.三相桥式全控整流电路，电阻性负载，输出直流电压平均值Ud的计算公式为（）。A.Ud=2.34U2cosαB.Ud=1.17U2cosαC.Ud=2.34U2sinαD.Ud=1.17U2sinα答案：A6.以下哪种电路可以实现有源逆变？（）A.单相半波可控整流电路B.单相桥式全控整流电路C.三相半波可控整流电路D.将直流电能逆变成交流电能，且交流侧接电网答案：D7.电力电子器件的损耗主要包括（）。A.通态损耗、断态损耗、开关损耗B.铜损耗、铁损耗、介质损耗C.有功损耗、无功损耗、视在损耗D.功率损耗、能量损耗、热量损耗答案：A8.绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种（）器件。A.电压驱动型B.电流驱动型C.功率驱动型D.频率驱动型答案：A9.电力电子技术中，软开关技术的主要目的是（）。A.降低开关损耗B.提高开关频率C.增大输出功率D.减小电路体积答案：A10.单相交流调压电路，通过改变晶闸管的（）来调节输出电压。A.导通角B.关断角C.触发角D.控制角答案：A11.三相交流调压电路，通常采用（）控制方式。A.相位控制B.通断控制C.斩波控制D.脉冲宽度调制答案：A12.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的关系为（）。A.Ud=αUinB.Ud=(1-α)UinC.Ud=Uin/αD.Ud=Uin/(1-α)答案：B13.升压斩波电路的输出电压平均值Ud与输入电压Uin的关系为（）。A.Ud=αUinB.Ud=(1-α)UinC.Ud=Uin/αD.Ud=Uin/(1-α)答案：D14.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.交流调压电路答案：C15.开关电源中，采用脉宽调制（PWM）技术的目的是（）。A.提高效率B.降低成本C.改善输出电压波形D.减小电磁干扰答案：C16.电力电子系统中，过电压保护常用的方法有（）。A.阻容保护、压敏电阻保护、硒堆保护B.熔断器保护、热继电器保护、过流继电器保护C.接地保护、接零保护、漏电保护D.短路保护、过载保护、欠压保护答案：A17.电力电子系统中，过电流保护常用的方法有（）。A.熔断器保护、热继电器保护、过流继电器保护B.阻容保护、压敏电阻保护、硒堆保护C.接地保护、接零保护、漏电保护D.短路保护、过载保护、欠压保护答案：A18.电力电子器件的散热方式主要有（）。A.自然冷却、风冷、液冷B.辐射散热、传导散热、对流散热C.直接散热、间接散热、混合散热D.主动散热、被动散热、强制散热答案：A19.三相四线制有源电力滤波器的主要功能是（）。A.滤除谐波电流B.提高功率因数C.稳定输出电压D.抑制电压波动答案：A20.以下哪种电力电子电路常用于直流电动机的调速控制？（）A.整流电路B.逆变电路C.斩波电路D.交流调压电路答案：C第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）本大题共5小题，每小题2分。1.电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，它是______与______相结合的产物。答案：电子技术、电力技术2.晶闸管导通的条件是______和______。答案：阳极加正向电压、门极加正向触发脉冲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：2.34U24.软开关电路可以分为______和______两大类。答案：零电压开关、零电流开关5.电力电子系统的电磁兼容性主要包括______和______两个方面。答案：电磁干扰、电磁抗扰度（二）简答题（共20分）本大题共4小题，每小题5分。1.简述电力电子器件的分类及特点。答案：电力电子器件可分为三大类：半控型器件（如晶闸管），其导通后不能通过门极控制关断；全控型器件（如绝缘栅双极型晶体管、电力场效应晶体管等），可通过门极控制导通和关断；不可控器件（如二极管）。特点包括功率大、工作在开关状态、需要专门的驱动和保护电路等。2.说明单相桥式全控整流电路的工作原理。答案：单相桥式全控整流电路由四个晶闸管组成。在交流电源的正半周，触发VT1、VT4导通，电流从电源正极经VT1、负载、VT4回到电源负极；在负半周，触发VT2、VT3导通，电流从电源正极经VT2、负载、VT3回到电源负极。通过控制晶闸管的触发角α，可调节输出直流电压平均值。3.简述有源逆变的工作条件及实现方法。答案：工作条件：直流侧要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压；变流器必须工作在β<90°区域，使Ud为负值。实现方法：通过控制晶闸管的触发角，使其工作在逆变状态，将直流电能逆变成交流电能反馈到电网。4.解释脉宽调制（PWM）技术的原理。答案：脉宽调制技术是通过对一系列脉冲幅值不变，宽度按正弦规律变化的脉冲序列进行调制，使其等效于一个正弦波。通过改变脉冲宽度来控制输出电压的大小，改变脉冲的周期来控制输出频率，从而实现对电压、频率等参数的调节。（三）分析计算题（共20分）本大题共2小题，每小题10分。1.单相桥式全控整流电路，接电阻性负载，R=10Ω，交流电源电压U2=220V，当控制角α=60°时，求输出直流电压平均值Ud、输出直流电流平均值Id以及晶闸管的电流平均值IT和有效值IVT。答案：Ud=0.9U2cosα=0.9×220×cos60°=99V；Id=Ud/R=99/10=9.9A；IT=1/2Id=4.95A；IVT=√2/2Id=6.99A。2.三相桥式全控整流电路，接电阻性负载，R=5Ω，交流电源电压U2=380V，当控制角α=30°时，求输出直流电压平均值Ud、输出直流电流平均值Id以及晶闸管的电流平均值IT和有效值IVT。答案：Ud=2.34U2cosα=2.34×380×cos30°=779.4V；Id=Ud/R=779.4/5=155.88A；IT=1/3Id=51.96A；IVT=√2/3Id=73.97A。（四）综合应用题（共10分）如图所示为一降压斩波电路，已知输入电压Uin=24V，开关频率f=50kHz，占空比α=0.6。（1）求输出电压平均值Ud。（2）若负载电阻R=10Ω，求输出直流电流平均值Id。（3）计算开关管V导通时的电流波形峰值Imax。答案：（1）Ud=αUin=0.6×24=14.4V。（2）Id=Ud/R=14.4/10=1.44A。（3）开关管V导通时，电流线性上升，Imax=Uin/L×t=Uin/L×(αT)，T=1/f=1/50000=20μs，L未知，假设L=1mH，Imax=24/0.001×(0.6×20×10^-6)=28.8A。（注：L值可根据实际情况假设或给定，这里仅为示例计算）（五）设计题（共10分）设计一个基于电力电子技术的直流电动机调速系统，要求：（1）简述系统组成及工作原理。（2）画出系统主电路原理图。（3）说明调速控制方法及实现方式。答案：（1）系统组成：由直流电源、斩波电路、直流电动机等组成。工作原理：通过斩波电路调节直流电动机电枢电压，从而实现调速。斩波电路