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电力电子技术基础期末考试答案2023春

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电力电子技术基础

一盏台灯由单相交流调压电路供电，输入电压有效值Ui=220V，α=0°时输出功率为40瓦，该灯泡为纯阻性负载，则α=90°时的输出功率为（）

答案:53.13°-180°AI参考:根据功率因数的相关知识，纯阻性负载的功率因数等于1，且一盏台灯由单相交流调压电路供电，α=0度时输出功率为40瓦，那么α=90度时的输出功率为：D：40瓦。这是因为α=90度时，输出电压的有效值是U=Ui*cos(90)=220V*cos(90)=166.7V，而输出功率P=U^2/R，所以此时的输出功率为40瓦*1/√2≈40W*√2/2≈40*1.41=49W。因为题目只问有效值大小关系，不用进行任何复杂电路分析和阻抗分析等操作。同时由于纯阻性负载的特性，即使电流、功率因数等因素的变化也不会对功率有影响。所以，正确的选项是D：40瓦。'

一盏台灯由单相交流调压电路供电，输入电压有效值Ui=220V，α=0°时输出功率为40瓦，该灯泡为纯阻性负载，则台灯灯泡的阻值为（）

答案:53.13°-180°AI参考:正确答案是C。已知输入电压有效值Ui=220V，输出功率为40瓦，输出电压的有效值为：Uo=√(P/α)=√(40/0)=√40≈63V，台灯灯泡的阻值可以由P=I²R得到，由于电流的平方和电压成正比，因此R≈P/I²≈40/√22≈1200欧姆。所以选项C为正确答案。'

一盏台灯由单相交流调压电路供电，输入电压有效值Ui=220V，α=0°时输出功率为40瓦，该灯泡为纯阻性负载，则输出功率为零时的控制角α为（）

答案:53.13°-180°AI参考:输出功率为零时的控制角α为C:0度。解释：在单相交流调压电路中，输出功率为零时，意味着无电流流过灯泡，即灯泡处于断路状态。此时，控制角α为零度，因为无电流输入，调压器不起作用。所以选项C是正确的。'

单相半控(SCR+D)桥式带续流二级管(D3)整流电路如图所示。单相电源电压US=220V/50Hz，带大电感与电阻负载，R=5Ω，SCR控制角α=60°，计算该电路。感性负载L-R上的电压Ud值，该整流电路的网侧有功功率P，最接近以下哪个（）

AI参考:单相半控桥式带续流二级管整流电路，控制角α=60°时，计算感性负载上的电压Ud值为：Ud = 220 * cos(60°) = 110V；网侧有功功率P的计算公式为：P = (Ud^2 * R)/(Xl)，其中Xl为交流侧电感抗感值，由上述数据带入已知量可得：P≈3kW；选项中只有D选项“10kW”接近3kW，因此，答案是D:10kW。'

Boost 电路，设输入电压为100V，电感L 为1000μH，电容C 无穷大，输出接10Ω 的电阻，电路的工作频率是50kHz，MOSFET导通的占空比是0.5，则MOSFET阻断时的电压为（）。

答案:["40","4","4.6","L;电感","60"]AI参考:选项C，即输出电压为50kHz乘以时间常数再除以输出电阻的值，根据这个公式可以得出，MOSFET阻断时的电压为250V。因此，正确答案是C。需要注意的是，这里给出的答案只是一个近似值，实际数值可能会因电路参数的不同而有所变化。同时，这个公式也只适用于Boost电路的简单模型，对于更复杂的电路情况，需要更精确的分析方法。'

对于Buck电路，输入电压10V，输出电压5V，MOSFET的开关频率100kHz，负载电阻10欧姆，电感电流纹波峰峰值为其直流分量的20%，则电感值为（）

答案:L≥0.33mHAI参考:正确答案是C：0.2mH。根据Buck电路的工作原理，电感值L的计算公式为：L = (Vin/Iout) * Ro，其中Vin为输入电压，Iout为输出电流，Ro为负载电阻。题中输入电压为10V，输出电压为5V，负载电阻为10欧姆，因此可以得到输出电流为5/10=0.5A。电感电流纹波峰峰值是其直流分量的20%，即Iinc=Iout * 20%。带入计算可以得到电感值L=(Vin/Iinc) * Ro = (10/0.5) * 10 = 200mH。根据题目要求选择选项，所以答案为C：0.2mH。'

以下概念，哪个是不正确的是（）

答案:地球——北半球;推理——前提AI参考:正确答案是D：用于直流输电的SCR整流电路，为了减小无功，控制角要很小（如，通常＜8°）。选项D中描述的是用于直流输电的SCR整流电路，为了减小无功，需要控制角很小，但这并不意味着控制角通常小于8°，因为具体的控制角大小需要根据电路的具体参数和要求来确定。其他选项A、B、C都是正确的描述了谐波电流、SCR整流电路、单相boost PFC电路的特点和适用场景。因此，选项D是不正确的。'

对于Buck电路，输入电压400V，输出电压100V，MOSFET的开关频率100kHz，负载电阻10欧姆，电感电流连续，其纹波峰峰值为其直流分量的10%，则占空比为（）

AI参考:正确答案是【B:0.2】。根据Buck电路的工作原理，输出电压为100V，电感电流连续，负载电阻为10欧姆，则纹波峰峰值即为负载上电流的平方乘以电感再除以电阻。因此，输出纹波峰峰值Ipm = 100 * (1 + 10%) * 10 / 10 = 11V。又因为输出电压等于直流分量与纹波分量的和，即Vout = Vin - Ipm * L，其中L为电感量。所以输出纹波占空比D = Ipm / Vin = 0.2。因此，答案为B。'

带有控制角的 SCR整流电路中，原来导通的SCR换流关断，是由于（）

AI参考:正确答案是A:电流小于维持电流。带有控制角的SCR整流电路中，原来导通的SCR换流关断是因为电流小于维持电流。在SCR关断时，电流下降并接近零，这个电流低于维持电流阈值，所以SCR将自动关断。因此，选项A是正确答案。选项B、C、D都与SCR的关断原因无关。'

单相半控(SCR+D)桥式带续流二级管(D3)整流电路如上图所示。单相电源电压US=220V/50Hz，带大电感与电阻负载，R=5Ω，SCR控制角α=60°，计算该电路。感性负载L-R上的电压Ud值，最接近以下哪个：（）

AI参考:单相半控桥式整流电路如上图所示，当电源电压为220V，负载电阻为5Ω，控制角为60度时，感性负载上的电压Ud值最接近于150V。这是因为，在半控桥式整流电路中，输出电压Ud的计算公式为：Ud = (US/√2) * (1-R*T/(RL*US))其中，US为电源电压，T为二极管导通时间，RL为负载电阻，R为负载电阻上的压降。对于感性负载，在正弦电源下，导通时间T是频率的函数，在给定的电源频率下，我们可以将导通时间近似为电源周期的一半。同时，感性负载上的压降一般用感抗来表示，但这里为了简化计算，我们可以将感抗等效为一个等效电阻ESL，即ESL = 2πfL = 2*3.14*50*L。根据这些条件和公式，可以算出输出电压大约为150V。而选项D正好符合这个数值，因此，答案是D:150V。'

三相SCR电流型整流电路对电池进行充电，电网电压为380Vac-rms/50Hz，电池组电压位257Vdc，如果充电电流为100A, 该整流电路的网侧电流失真度（THD）最接近以下哪个？（）

AI参考:正确答案是D：15%。该整流电路的网侧电流失真度（THD）最接近15%。三相SCR电流型整流电路对电池进行充电，电网电压为380Vac-rms/50Hz，电池组电压位257Vdc，充电电流为100A，因此该电路的功率因数较高，THD较低。根据题意，选项中只有D接近。因此，答案为D。'

下面哪个逆变技术的谐波性能最优：( )

AI参考:正确答案是D:传统(不倍频)SPWM技术。传统SPWM技术没有倍频，其谐波性能相对最优，因为它能够更好地控制逆变器的输出波形，减少谐波的产生。而选择性消谐波波的PWM技术、方波逆变技术和倍频SPWM技术都有可能产生谐波，但它们的控制方式和效果有所不同，需要根据具体应用场景和需求来选择。因此，选择D选项作为正确答案。'

对于Buck电路，输入电压10V，输出电压5V，MOSFET的开关频率100kHz，负载电阻10欧姆，电感电流纹波峰峰值为其直流分量的20%，则MOSFET的峰值电流为（）

答案:L≥0.33mHAI参考:正确答案是B。根据Buck电路的工作原理，输入电压通过电感和负载电阻进行变换，电感电流纹波峰峰值是其直流分量的20%时，输出电压最大。因此，MOSFET的峰值电流为输出电压除以负载电阻再乘以电感电流纹波峰峰值与直流分量的比值。具体到题目中，输出电压为5V，负载电阻为10欧姆，电感电流纹波峰峰值与直流分量的比值为0.2，所以MOSFET的峰值电流为：I_peak = 5V / 10Ω * (1 + 0.2) = 0.5A因此，选项B是正确的。'

对于Buck电路，输入电压100V，输出电压50V，MOSFET的开关频率50kHz，负载电阻10欧姆，电感电流纹波峰峰值为其直流分量的20%，则占空比为（）

AI参考:正确答案是B。根据Buck电路的工作原理，输出电压与输入电压之比等于开关管的占空比。在这个问题中，输入电压为100V，输出电压为50V，因此占空比为输出电压与输入电压之比除以1，即50/100=0.5。同时题目中提到MOSFET的开关频率为50kHz，负载电阻为10欧姆，电感电流纹波峰峰值为其直流分量的20%。这些信息与占空比的计算无关。因此，最终的答案是B：0.5。'

特大功率的整流，通常采用以下哪种电路方案（）

AI参考:单选题特大功率的整流，通常采用三相高频PWM整流电路。这是因为三相高频PWM整流电路具有更高的转换效率、更小的体积、更低的噪声和更高的功率密度，特别适合于需要大功率输出的场合。因此，答案为A：三相高频PWM整流电路。'

如果希望提高三相SCR整流电路的电网侧功率因数，以下哪种措施有有效的：（）

AI参考:正确答案是C：采用SPWM高频控制。采用SPWM高频控制可以提高SCR整流电路的电网侧功率因数，因为SPWM控制方式可以使谐波电流得到有效抑制，从而降低谐波对电网的干扰，提高功率因数。而其他选项对于提高功率因数的效果不明显或者没有效果。因此，选项C是正确答案。'

Boost 电路，设输入电压为100V，电感L 为1000μH，电容C 无穷大，输出接10Ω 的电阻，电路的工作频率是50kHz，MOSFET导通的占空比是0.5，则输出直流电流Io为（）。

答案:["40","4","4.6","L;电感","60"]AI参考:正确答案是B：25A。由题意可知，Boost电路工作在开关电源状态，输入电压为100V，电感L为1000μH，电容C无穷大，输出接10Ω的电阻，则电路的工作频率是50kHz。MOS导通的占空比是0.5，所以平均电流Iavg = Vin × duty / (RL + (1 + di/dt)×L)。带入数值计算即可得到输出直流电流Io为25A。故本题选B。解释：本题考察的是开关电源中Boost电路的工作原理和计算方法。由于输入电压、电感、电容、电阻和占空比等参数已知，因此可以直接根据公式计算输出直流电流。需要注意的是，计算过程中需要考虑到电感电流的变化率di/dt。因此，选项A、C、D都不正确，只有选项B符合实际情况和公式计算结果。'

对于Buck电路，输入电压100V，输出电压50V，MOSFET的开关频率50kHz，负载电阻10欧姆，电感电流纹波峰峰值为其直流分量的20%，则电感值为（）

AI参考:答案：B电感值为：L = √(RCf)带入数据可得：L = √(0.1 * 10 * 50000) = √50kHz × 0.1欧姆 / 时间常数 = √(5e6)约等于 L = √(5 * 3.14) = 6.78因为电感电流纹波峰峰值是其直流分量的20%，所以电感值需要再乘上2/5，所以答案为B：0.6mH。'

单相方波逆变电路输出电压的THD值大约为：( )

答案:0.9AI参考:正确答案是A：140%。单相方波逆变电路的输出电压THD值大约为140%。'

SPWM逆变调制技术包括（）

AI参考:正确选项为：A:双极性SPWM逆变调制技术和 D:调制波注入三次谐波的SPWM逆变调制技术。SPWM逆变调制技术是通过调制SPWM波与正弦波的叠加来实现逆变器输出电压的有效控制，以改善输出电压的波形质量和调整电压大小。其中，双极性SPWM技术是将正、负半周的PWM波都同时用于逆变器的调制，使逆变器的输出为全幅值，以提高输出电压的波形质量；而调制波注入三次谐波的SPWM技术则是通过注入三次谐波来实现输出电压的有效控制，同时可以降低输出谐波分量，提高输出功率因数。因此，这两个选项都是SPWM逆变调制技术的重要组成部分。B选项单极性SPWM技术已被淘汰，C选项有选择性消除谐波的技术相对复杂，不属于常规的SPWM逆变调制技术。'

对于Buck电路，输入电压400V，输出电压100V，MOSFET的开关频率100kHz，负载电阻100欧姆，为了保证电感电流连续，则电感值可以取为（）

AI参考:为了保证电感电流连续，电感值应该满足一定的条件。在这个问题中，输入电压为400V，输出电压为100V，MOSFET的开关频率为100kHz，负载电阻为100欧姆。根据Buck电路的工作原理，电感值应该能够提供足够的储能，使得在MOSFET开关切换时，电感电流能够平滑地变化，从而保证电流连续。根据电感值的计算公式L=U²/R*f，其中L为电感值，U为输入电压，R为负载电阻，f为开关频率。在这个问题中，输入电压和负载电阻是固定的，因此电感值主要取决于开关频率。当开关频率越高时，需要的电感值越小。考虑到题目中给出的MOSFET的开关频率为100kHz，因此电感值应该比较小。选项B、C、D的电感值都在比较小的范围内，因此都是可行的选择。但是考虑到电感值的精度和实际应用中的损耗等因素，通常选择一个比较接近的下限值会比较合适。因此，综合考虑，答案为B:0.35mH。'

以下哪些器件是只有电子参与工作的（）

答案:功率MOSFETAI参考:正确选项为：ABCD。这些器件都是电子器件，其中PN结功率二极管、肖特基功率二极管、功率MOSFET和IGBT都是半导体器件，其工作原理都涉及到电子的参与。具体来说，PN结功率二极管通过半导体中的电子和空穴的扩散和复合来实现能量转换；肖特基功率二极管则利用肖特基势垒二极管的原理来实现能量转换；功率MOSFET和IGBT则通过改变电场来实现能量转换，这两种器件的电流驱动机制和MOSFET有所不同。因此，所有这些器件都是只有电子参与工作的。'

以下哪些直流变换电路能实现升压（）

AI参考:正确选项为【B:Sepic电路 C:Boost电路】。多选题要求选出两种或两种以上的正确选项。在这四个选项中，Sepic电路和Boost电路可以同时实现升压变换，而推挽隔离Buck变换器和Buck电路只能实现降压变换，不能实现升压变换。因此，B和C选项是正确答案。'

以下哪些直流变换电路能实现升降压（）

AI参考:正确选项为A、B、D。升降压直流变换电路可以实现输出电压高于或低于输入电压，常用的电路有Buck-Boost电路、Boost电路、反激式变换器等。其中，A选项Buck-Boost电路和D选项反激式变换器可以实现升压，B选项Boost电路可以实现降压，因此这三个选项都是正确的。而C选项Buck电路只能实现降压，无法实现升降压。'

肖特基功率二极管相比于PN结功率二极管，具有以下哪些特性（）

答案:错AI参考:肖特基功率二极管相比于PN结功率二极管，具有以下特性：C、短开关时间。肖特基二极管是一种基于肖特基势垒二极管的二极管，它具有较低的静态电阻、较低的功耗和快速开关时间等优点。因此，选项C是正确的。A、B、D选项虽然也是肖特基二极管的优点，但不是相比于PN结功率二极管特有的特性。因此，正确选项为C。'

全桥方波逆变电路的特点为（）

答案:0.9AI参考:正确选项为：A、直流母线电压利用率较低；B、输出电压调节能力差。全桥方波逆变电路的特点包括：1. 直流母线电压利用率较低：由于逆变器采用全桥方波逆变电路，需要保持输出电压的稳定，需要更大的功率输出，因此需要更多的直流储能，从而导致直流母线电压利用率较低。2. 输出电压调节能力差：由于逆变器采用方波输出，其波形是非正弦波，输出的直流电压波动范围较大，这会导致输出电压调节能力较差。此外，对于直流母线端无功电流大，这并不是全桥方波逆变电路的特点，而是取决于具体的控制策略和系统设计。因此，正确选项为A和B。'

下面关于逆变器PWM优化技术描述正确的是（）

答案:有选择性消谐波的PWM技术;全桥倍频SPWM技术;调制波叠加零序分量的三相SPWM技术AI参考:正确选项为：D：方波逆变技术损耗最小逆变器PWM优化技术中，方波逆变技术具有输出功率高、谐波含量小的优点，因此损耗最小。而SPWM逆变技术虽然基波幅值高，但谐波含量也较大，因此损耗相对较大。选择性消谐波的PWM技术可以抑制谐波，但可能会牺牲基波幅值。因此，选项A和B不正确。综上所述，选项D为正确选项。'

一台电压外环、电流内环的逆变器设计主要包含（）

AI参考:一台电压外环、电流内环的逆变器设计主要包含：滤波电感设计、滤波电容设计、功率器件设计、双环控制器参数设计。具体如下：答案为ABCD。首先，逆变器包括滤波电感设计、滤波电容设计以及功率器件的设计。其中滤波电感起到隔离直流成分、滤除交流成分的作用，滤波电容则起到平滑输出电压的作用，而功率器件则是逆变器的核心元件。其次，双环控制器的设计也是逆变器设计的重要组成部分。双环控制器通常包括电压外环和电流内环，其中电压外环主要控制直流电压的稳定，电流内环主要控制交流电的输出质量。因此，双环控制器的参数设计是逆变器设计的重要环节。因此，ABCD都是正确选项。'

直流变换电路能完成以下哪些功能（）

AI参考:正确选项为：A：变换为交流电压，C：直流电幅值变换解释：直流变换电路是将直流电源的电能转换为不同形式的电能（如交流电或直流电），因此选项A和C是正确的。选项B和D涉及到有源滤波和直流电极性变换，这些功能通常需要使用其他类型的电路或技术来实现。因此，选项B和D是错误的。'

单相交流调压电路，感性负载，触发角ɑ的移相范围为Φ≤ɑ≤π。（）

答案:φ～180°

Boost电路开关导通时，电感电流变化率为Ud/L。（）

AI参考:正确答案是B：对。Boost电路开关导通时，电感电流变化率等于电感L上的电压降除以电感L的储能。因此，选项B是正确的。'

Buck电路，增大输出电蓉C，可以减小输出电压脉动和电感电流脉动。（）

AI参考:答案是B：对。Buck电路是一种降压斩波电路，其输出电压脉动和电感电流脉动的大小与输出电蓉C的大小有关。增大输出电蓉C可以减小输出电压脉动和电感电流脉动。因此，这个判断题是正确的。'

所谓脉冲宽度调制的方法是一种在整个工作过程中，开关频率不变，而开关接通的时间按照要求变化的方法。（）

AI参考:正确答案是B：错。脉冲宽度调制的方法是一种在整个工作过程中，开关接通的时间按照要求变化，而开关频率不变。所以，题干表述错误。'

三相半桥方波逆变器直流电压利用率为0.9。（）

答案:0.9AI参考:答案是B：对。三相半桥方波逆变器是一种常用的逆变器拓扑结构，其直流电压利用率通常接近于1，即接近于完全利用。因此，该逆变器的直流电压利用率是1减去逆变器损耗，通常接近于1，选项表述正确。因此，该判断题为正确选项，答案为B。'

直流变换电路=方波逆变电路+全波或全桥整流电路。（）

AI参考:正确答案是B：错。直流变换电路和方波逆变电路是两种不同的电路，全波或全桥整流电路是直流变换电路的一种，但不是方波逆变电路。因此，直流变换电路不等于方波逆变电路+全波或全桥整流电路。所以本题表述错误。'

功率MOSFET具有电导调制效应。（）

AI参考:B:对。功率MOSFET具有电导调制效应，能够实现电压驱动，且电流密度远大于普通 MOSFET。'

功率MOSFET耐压越高的器件，其导通电阻越大。（）

AI参考:B:对。功率MOSFET耐压越高的器件，其导通电阻越小。这是因为随着耐压的提高，导通电阻会随之降低。因此，该判断题是正确的。'

单相交流调压电路，阻性负载，触发角ɑ的移相范围为0≤ɑ≤π。（）

答案:α的移项范围为φ<α<180ºAI参考:单相交流调压电路，阻性负载，触发角ɑ的移相范围为0≤ɑ≤90度。因此，答案是B：错。在单相交流调压电路中，触发角的移相范围通常不是π。'

由于晶闸管在触发导通时积累的非平衡载流子，在关断时需要恢复时间，使其可靠关断，因此需要在tβ＞tq之后再施加正向电压而不会导通。（）

AI参考:答案是B：对。晶闸管在触发导通后，由于积累的非平衡载流子会逐渐减少，需要在一段时间内恢复到正常值，这个过程需要一定的时间，称为关断恢复时间。为了使晶闸管可靠关断，需要在关断恢复时间结束后的时间tβ大于反转电压下降时间tq之后施加正向电压。因此，答案为B，即“对”。'

功率场效应晶体管的导通是因为形成了反型层。（）

AI参考:答案是B：对。功率场效应晶体管的导通是因为形成了反型层。功率场效应晶体管是一种电压控制型器件，其导通是因为在源极S和漏极D之间形成了反型层，从而实现了电流的通导。'

所谓脉冲频率调制的方法是一种在整个工作过程中，开关接通的时间不变，而开关频率按照要求变化的方法。（）

AI参考:答案是B：对。脉冲频率调制的方法是在整个工作过程中，开关接通的时间和频率按照要求变化的方法。因此，选项A是错误的，而选项B是正确的。'

单相交流调压电路，感性负载，触发角ɑ的移相范围为0≤ɑ≤π。（）

答案:φ～180°

Cuk电路的中间电容C1，在其中起到Boost电路的输出电容、Buck电路的输入电容的作用。（）

AI参考:答案：B：对。Cuk电路的中间电容C1在电路中起到滤波、储能、隔离的作用，它可以平滑输出电压波形，同时为输出电流提供旁路，并隔离Buck电路和Boost电路之间的电气连接。因此，Cuk电路的中间电容C1在Boost电路的输出电容和Buck电路的输入电容的作用之间起到一个综合的作用。所以答案是“对”。'

PN结功率二极管是利用PN结势垒制成的二极管。（）

AI参考:答案：B。PN结功率二极管是利用PN结势垒形成的空间电荷区制作而成的，但并不是直接制作而成的，而是通过扩散、掺杂等工艺。因此，本题表述错误。'

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本文分类：智慧树知到期末考试答案2023春
本文标签：电力电子技术基础
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发布日期：2023-12-16 13:29:06

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