山西2025自考[大功率半導(dǎo)體科學(xué)]電力電子應(yīng)用簡答題專練一、簡答題（每題10分，共5題）1.簡述山西地區(qū)在風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用電力電子變流器的優(yōu)勢及關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。2.分析大功率IGBT模塊在山西煤礦綜采設(shè)備中的可靠性與散熱問題，并提出解決方案。3.解釋山西火電廠采用晶閘管控制rectifier（SCR）技術(shù)進(jìn)行直流調(diào)速的原理及其適用場景。4.闡述山西電動汽車充電樁中使用的固態(tài)變壓器（SST）技術(shù)對電網(wǎng)諧波治理的作用。5.結(jié)合山西鋼鐵行業(yè)特點(diǎn)，說明多電平變換器在軋鋼機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用價值。答案與解析1.簡述山西地區(qū)在風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用電力電子變流器的優(yōu)勢及關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。答案：-優(yōu)勢：1.提高風(fēng)能利用率：山西風(fēng)力資源豐富，但風(fēng)速波動大，電力電子變流器可實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT），優(yōu)化風(fēng)電輸出功率。2.增強(qiáng)電網(wǎng)適應(yīng)性：變流器可調(diào)節(jié)輸出電壓頻率和相位，減少對電網(wǎng)的沖擊，提高電能質(zhì)量。3.降低系統(tǒng)成本：高頻化變流器可簡化變壓器設(shè)計(jì)，減少占地面積和損耗。-關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：1.寬電壓范圍設(shè)計(jì)：山西部分地區(qū)風(fēng)速低，需支持寬輸入電壓范圍。2.軟啟動技術(shù)：防止風(fēng)機(jī)啟動時對電網(wǎng)造成浪涌。3.孤島運(yùn)行保護(hù)：應(yīng)對山西偏遠(yuǎn)山區(qū)風(fēng)電場可能出現(xiàn)的電網(wǎng)斷電情況。2.分析大功率IGBT模塊在山西煤礦綜采設(shè)備中的可靠性與散熱問題，并提出解決方案。答案：-可靠性問題：1.粉塵影響：煤礦環(huán)境粉塵多，易導(dǎo)致IGBT模塊絕緣下降。2.振動沖擊：綜采設(shè)備運(yùn)行時振動劇烈，可能引發(fā)模塊機(jī)械疲勞。3.過載風(fēng)險：礦用電機(jī)負(fù)載波動大，IGBT易因過熱損壞。-解決方案：1.防護(hù)設(shè)計(jì)：采用密封式散熱器，增強(qiáng)防塵能力。2.減振結(jié)構(gòu)：模塊安裝時加裝減震墊，降低振動影響。3.熱管理優(yōu)化：優(yōu)化散熱器翅片設(shè)計(jì)，配合風(fēng)冷或水冷系統(tǒng)，山西煤礦可優(yōu)先考慮水冷以應(yīng)對高溫環(huán)境。3.解釋山西火電廠采用晶閘管控制rectifier（SCR）技術(shù)進(jìn)行直流調(diào)速的原理及其適用場景。答案：-原理：SCR通過控制觸發(fā)角改變輸出直流電壓，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。其控制電路簡單，適用于大功率直流電機(jī)（如火電廠給水泵）。-適用場景：1.啟動性能要求高：火電機(jī)組啟停頻繁，SCR可平穩(wěn)控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。2.系統(tǒng)成本敏感：相比變頻器，SCR技術(shù)成熟且成本較低。3.山西火電特點(diǎn)：多采用老式直流調(diào)速系統(tǒng)，SCR改造技術(shù)成熟，維護(hù)經(jīng)驗(yàn)豐富。4.闡述山西電動汽車充電樁中使用的固態(tài)變壓器（SST）技術(shù)對電網(wǎng)諧波治理的作用。答案：-作用：1.降低諧波含量：SST采用全橋或矩陣變換結(jié)構(gòu)，輸出波形更接近正弦，減少THD（總諧波失真）。2.提高功率因數(shù)：無需傳統(tǒng)變壓器，可實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。3.增強(qiáng)兼容性：山西電網(wǎng)電壓波動大，SST可自適應(yīng)調(diào)節(jié)輸出，減少對充電樁的沖擊。-山西應(yīng)用價值：1.推動新能源消納：山西光伏發(fā)電豐富，SST可提高充電樁與可再生能源的協(xié)同效率。2.提升充電效率：高頻化設(shè)計(jì)可縮短充電時間，符合山西冬季低溫充電需求。5.結(jié)合山西鋼鐵行業(yè)特點(diǎn)，說明多電平變換器在軋鋼機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用價值。答案：-山西鋼鐵行業(yè)特點(diǎn)：軋鋼機(jī)負(fù)載波動大，對電能質(zhì)量要求高。-多電平變換器優(yōu)勢：1.輸出波形平滑：減少諧波干擾，保護(hù)精密傳感器。2.動態(tài)響應(yīng)快：適應(yīng)軋鋼機(jī)高速啟停需求。3.節(jié)能效果顯著：通過軟啟動和能量回饋技術(shù)，降低電耗（山西鋼鐵企業(yè)電費(fèi)成本高，節(jié)能改造效益突出）。-改造前景：1.老舊設(shè)備升級：山西部分鋼企設(shè)備較落后，多電