電力電子變換與控制知識考點

綜合試卷第=PAGE1*2-11頁（共=NUMPAGES1*22頁） 綜合試卷第=PAGE1*22頁（共=NUMPAGES1*22頁）PAGE①姓名所在地區(qū)姓名所在地區(qū)身份證號密封線1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和所在地區(qū)名稱。2.請仔細閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫您的答案。3.不要在試卷上亂涂亂畫，不要在標封區(qū)內(nèi)填寫無關(guān)內(nèi)容。一、選擇題1.電力電子變換器的主要功能是：

a)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電

b)將直流電轉(zhuǎn)換為交流電

c)進行電壓調(diào)整

d)進行電流調(diào)整

2.以下哪項不是電力電子變換器的主要類型？

a)整流器

b)逆變器

c)調(diào)整器

d)軟啟動器

3.電力電子變換器的開關(guān)器件通常包括：

a)二極管和晶體管

b)變壓器和電感器

c)晶體管和二極管

d)電容器和電感器

4.以下哪個不是電力電子變換器中的控制方法？

a)PWM（脈寬調(diào)制）

b)PI控制器

c)PID控制器

d)閥值控制

5.電力電子變換器中的電壓增益主要由以下哪個因素決定？

a)開關(guān)頻率

b)輸入電壓

c)開關(guān)器件

d)電流負載

6.以下哪個不是電力電子變換器中的濾波器類型？

a)低通濾波器

b)高通濾波器

c)濾波電容

d)濾波電感

7.電力電子變換器中的電流諧波主要由以下哪個因素產(chǎn)生？

a)開關(guān)器件的開關(guān)頻率

b)電流負載的變化

c)電壓輸入的變化

d)輸入電源的諧波

8.以下哪個不是電力電子變換器中的電磁干擾（EMI）控制方法？

a)電磁屏蔽

b)地線連接

c)使用濾波器

d)增加開關(guān)頻率

答案及解題思路：

1.答案：a)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電

解題思路：電力電子變換器主要執(zhí)行電能的轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)功能，其中最常見的功能是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，即整流功能。

2.答案：d)軟啟動器

解題思路：整流器、逆變器、調(diào)整器是電力電子變換器的主要類型，軟啟動器雖然與電力電子技術(shù)有關(guān)，但它是電機控制系統(tǒng)中的一種設(shè)備，不是電力電子變換器的主要類型。

3.答案：c)晶體管和二極管

解題思路：晶體管和二極管是電力電子變換器中最常用的開關(guān)器件，它們能夠?qū)崿F(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換和控制。

4.答案：d)閥值控制

解題思路：PWM、PI控制器、PID控制器都是電力電子變換器中常用的控制方法，而閥值控制不是常用的控制方法。

5.答案：b)輸入電壓

解題思路：在電力電子變換器中，電壓增益通常取決于輸入電壓的大小，因為輸出電壓與輸入電壓有關(guān)。

6.答案：c)濾波電容

解題思路：濾波器包括低通濾波器和高通濾波器，它們可以通過電感、電容等元件組成，但濾波電容和濾波電感是濾波器的基本組成部分，而非單一類型。

7.答案：a)開關(guān)器件的開關(guān)頻率

解題思路：開關(guān)器件的開關(guān)頻率是產(chǎn)生電流諧波的主要原因，因為開關(guān)頻率越高，產(chǎn)生的諧波也越多。

8.答案：d)增加開關(guān)頻率

解題思路：電磁屏蔽、地線連接、使用濾波器都是有效的EMI控制方法，而增加開關(guān)頻率通常不是控制EMI的方法，反而可能增加EMI。二、填空題1.電力電子變換器中的__________是開關(guān)器件的驅(qū)動電路，用于控制開關(guān)器件的通斷。

答案：驅(qū)動電路

解題思路：在電力電子變換器中，驅(qū)動電路是連接控制電路與開關(guān)器件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要負責(zé)為開關(guān)器件提供必要的觸發(fā)信號和所需的控制參數(shù)，保證開關(guān)器件按預(yù)定方式通斷，以實現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換的功能。

2._________是電力電子變換器中用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的設(shè)備。

答案：逆變器

解題思路：逆變器是將直流電（DC）轉(zhuǎn)換為交流電（AC）的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電源變換、工業(yè)控制等領(lǐng)域。逆變器通過控制開關(guān)器件的通斷來產(chǎn)生所需頻率和幅值的交流電。

3.電力電子變換器中的__________用于提高功率因數(shù)。

答案：電力電子補償器

解題思路：在電力電子變換器中，功率因數(shù)是指有功功率與視在功率的比值。電力電子補償器（如電力電容器和電感器）可用于補償無功功率，從而提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。

4._________是電力電子變換器中用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的設(shè)備。

答案：整流器

解題思路：整流器是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電力電子裝置。通過整流器件（如二極管、橋式整流電路）的選擇和控制，可以實現(xiàn)對輸入交流電的有效整流。

5.電力電子變換器中的__________用于抑制電壓和電流的諧波。

答案：濾波器

解題思路：濾波器用于消除或減弱電路中的諧波干擾。在電力電子變換器中，濾波器通常采用LC無源濾波器或有源濾波器來實現(xiàn)對電壓和電流中諧波的有效抑制。

6.電力電子變換器中的__________用于調(diào)整輸出電壓和電流。

答案：控制電路

解題思路：控制電路負責(zé)對電力電子變換器的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控和調(diào)整，以實現(xiàn)輸出電壓和電流的穩(wěn)定與可控。通過反饋、比較和調(diào)節(jié)等控制策略，控制電路能夠根據(jù)系統(tǒng)需求動態(tài)調(diào)整輸出電壓和電流。

7.電力電子變換器中的__________用于控制開關(guān)器件的通斷。

答案：控制單元

解題思路：控制單元是電力電子變換器中的核心部分，主要負責(zé)接收輸入信號，經(jīng)處理分析后，向驅(qū)動電路發(fā)出開關(guān)信號，控制開關(guān)器件的通斷，實現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換。

8.電力電子變換器中的__________用于抑制電磁干擾。

答案：電磁屏蔽措施

解題思路：在電力電子變換器中，電磁干擾（EMI）會影響到系統(tǒng)正常運行和周邊電子設(shè)備的使用。采取有效的電磁屏蔽措施（如采用屏蔽外殼、鋪設(shè)地線、使用濾波器等）可以有效抑制電磁干擾。三、判斷題1.電力電子變換器只能用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。（×）

解題思路：電力電子變換器不僅可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，還可以實現(xiàn)交流交流、直流交流等轉(zhuǎn)換，以及多種復(fù)雜的電能轉(zhuǎn)換。

2.電力電子變換器中的開關(guān)器件只能是晶體管。（×）

解題思路：雖然晶體管是常用的開關(guān)器件，但電力電子變換器中的開關(guān)器件還可以是二極管、電力電子器件（如MOSFET、IGBT）等。

3.電力電子變換器中的PWM控制可以實現(xiàn)精確的電壓調(diào)整。（√）

解題思路：PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制通過調(diào)節(jié)脈沖的寬度來控制輸出電壓，因此可以實現(xiàn)精確的電壓調(diào)整。

4.電力電子變換器中的濾波器可以完全消除諧波。（×）

解題思路：濾波器可以減少諧波，但無法完全消除諧波。完全消除諧波通常需要更高級的濾波技術(shù)。

5.電力電子變換器中的電流負載變化不會產(chǎn)生諧波。（×）

解題思路：電流負載的變化會導(dǎo)致電力電子變換器產(chǎn)生諧波，尤其是在電流中斷或變化的瞬間。

6.電力電子變換器中的電磁干擾只會對電路本身產(chǎn)生干擾。（×）

解題思路：電磁干擾（EMI）不僅會對電路本身產(chǎn)生干擾，還可能對周圍的其他電子設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

7.電力電子變換器中的開關(guān)器件的開關(guān)頻率越高，EMI越小。（√）

解題思路：提高開關(guān)頻率可以縮短開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷的時間，從而減少產(chǎn)生EMI的時間，降低EMI。

8.電力電子變換器中的開關(guān)器件的開關(guān)頻率越高，功率因數(shù)越低。（×）

解題思路：開關(guān)器件的開關(guān)頻率越高，通常功率因數(shù)會提高，因為可以更好地匹配負載和電源的相位。四、簡答題1.簡述電力電子變換器的主要功能。

答案：

電力電子變換器的主要功能包括：能量轉(zhuǎn)換、電壓和電流的調(diào)節(jié)、功率控制、電能質(zhì)量控制以及與各種負載的匹配和適應(yīng)。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）實現(xiàn)交直流間的能量轉(zhuǎn)換；

（2）調(diào)節(jié)電壓和電流的大小和波形；

（3）實現(xiàn)電力系統(tǒng)的保護和控制；

（4）提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；

（5）優(yōu)化電能質(zhì)量。

解題思路：

本題考察對電力電子變換器功能的理解，需要考生結(jié)合電力電子變換器的基本原理和實際應(yīng)用進行分析。

2.簡述電力電子變換器中的開關(guān)器件的類型及作用。

答案：

電力電子變換器中的開關(guān)器件主要包括以下幾種類型：

（1）晶體管（如MOSFET、IGBT）；

（2）二極管；

（3）晶閘管（如GTO、MCT）。

這些開關(guān)器件的作用是：

（1）實現(xiàn)電路的導(dǎo)通和關(guān)斷；

（2）實現(xiàn)電路的隔離和驅(qū)動；

（3）提高電路的開關(guān)速度和效率；

（4）降低電路的能耗。

解題思路：

本題要求考生了解電力電子變換器中常用的開關(guān)器件及其作用，需要考生對開關(guān)器件的基本知識有所掌握。

3.簡述電力電子變換器中的PWM控制的工作原理。

答案：

PWM控制（脈沖寬度調(diào)制）的工作原理是通過改變脈沖的寬度來控制輸出電壓或電流的大小。其基本步驟

（1）將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

（2）根據(jù)數(shù)字信號確定脈沖的寬度；

（3）通過開關(guān)器件將脈沖信號輸出到負載。

解題思路：

本題要求考生掌握PWM控制的基本原理，需要考生理解模擬信號與數(shù)字信號之間的關(guān)系，以及PWM控制的基本流程。

4.簡述電力電子變換器中的濾波器的作用。

答案：

電力電子變換器中的濾波器主要有以下作用：

（1）抑制諧波，提高電能質(zhì)量；

（2）降低開關(guān)噪聲，減少電磁干擾；

（3）改善輸出電壓或電流的波形；

（4）穩(wěn)定負載電流，降低負載波動。

解題思路：

本題考察濾波器在電力電子變換器中的作用，需要考生了解濾波器的基本原理和在實際應(yīng)用中的效果。

5.簡述電力電子變換器中的EMI控制方法。

答案：

電力電子變換器中的EMI（電磁干擾）控制方法主要包括以下幾種：

（1）屏蔽：通過使用屏蔽材料對電路進行屏蔽，以降低電磁干擾；

（2）接地：通過合理接地，將電路中的干擾電流引入大地；

（3）濾波：通過使用濾波器抑制電磁干擾；

（4）布局：優(yōu)化電路布局，減少電磁干擾。

解題思路：

本題要求考生了解電力電子變換器中的EMI控制方法，需要考生掌握電磁干擾的基本原理和應(yīng)對措施。五、計算題1.計算電力電子變換器中的PWM控制的占空比，使得輸出電壓為輸入電壓的1.5倍。

題目：

設(shè)電力電子變換器中的輸入電壓為V_in，輸出電壓為V_out=1.5V_in。若PWM控制的開關(guān)頻率為f_sw，要求計算PWM信號的占空比D，使得V_out達到預(yù)期值。

答案及解題思路：

答案：D=(V_outf_sw)/(V_inf_sw)=1.5

解題思路：

PWM（脈沖寬度調(diào)制）的占空比D定義為高電平持續(xù)時間與整個周期時間的比值。在本題中，輸出電壓V_out是輸入電壓V_in的1.5倍，由于開關(guān)頻率f_sw相同，占空比D即為輸出電壓與輸入電壓的比值。

2.計算電力電子變換器中的濾波器在截止頻率以下的增益。

題目：

一個電力電子變換器中的濾波器，其截止頻率為f_c。已知濾波器在截止頻率以下的增益為A(f)。計算在頻率f=0.8f_c時的增益。

答案及解題思路：

答案：A(f)=A(f_c)(1(f/f_c)^2)^(1/2)

解題思路：

濾波器的增益頻率的變化而變化，通常以截止頻率f_c為分界點。在截止頻率以下，濾波器的增益可以用低通濾波器的近似公式來計算。該公式表明，增益A(f)與截止頻率f_c和當(dāng)前頻率f之間的關(guān)系是A(f)=A(f_c)(1(f/f_c)^2)^(1/2)。

3.計算電力電子變換器中的電流諧波的含量。

題目：

一個電力電子變換器輸出電流中含有5次、7次和11次諧波。已知基波電流有效值為I_1，計算總諧波失真（THD）。

答案及解題思路：

答案：THD=[sqrt((I_5^2I_7^2I_11^2)/I_1^2)]100%

解題思路：

總諧波失真（THD）是衡量電流或電壓中諧波含量的一個指標。計算公式為THD=[sqrt((I_5^2I_7^2I_11^2)/I_1^2)]100%，其中I_5、I_7和I_11分別是5次、7次和11次諧波電流的有效值，I_1是基波電流的有效值。

4.計算電力電子變換器中的開關(guān)器件的開關(guān)頻率對EMI的影響。

題目：

電力電子變換器中的開關(guān)器件開關(guān)頻率為f_sw，計算其在1米距離處的電磁干擾（EMI）水平。

答案及解題思路：

答案：EMI=10log10(1(f_sw^2/f_ref^2))

解題思路：

電磁干擾（EMI）水平通常與開關(guān)頻率的平方成正比。在距離變換器1米處，EMI水平可以用以下公式計算：EMI=10log10(1