AFE基础知识

AFE主动前端

一、概述:

AFE主动前端又名整流回馈装置，其英文名译自"Active Front End"。

普通的交-直-交式变频器前端通常采用固定三相桥式二极管整流的方式，将电网提供的三相交流电源转换成为直流电源，该直流电源再通过大容量的电解电容平滑滤波后供给IGBT组成的三相桥式逆变器，逆变成频率和电压同步调节的交流电源，驱动电动机在不同的频率下运转。由于普通变频器前端采用是二极管桥式整流，因此能量仅能从电网流向变频器直流母线，无法实现能量双向流动，同时由于二极管全桥整流的局限性，导致变频器的网侧功率因数不够高同时输入谐波电流较大，从而导致对电网的干扰。一般来讲变频器的功率越大，对电网所造成的影响也就越大，因此在工程实践上，通常会采用在较大功率的变频器输入端与直流母线上加装输入电抗器和直流电抗器的方法，来降低变频器的输入谐波并提高变频器的网侧功率因数。

AFE主动前端的出现则较好的解决了上述问题。它与变频器的输出逆变部分一样，也采用IGBT组成三相桥式结构，实现了电网与变频器直流母线间能量的双向流动。由于AFE 主动前端摒弃了落后的固定桥式二极管整流模式，无论在整流还是在回馈状态下工作时，都是通过IGBT开关状态的切换来实现相应的功能，因此使用了AFE主动前端后，无论在整流还是在回馈状态下，变频器的网侧电流都是谐波很少的正弦波，功率因数也接近于1，大大减小了对电网的干扰。同时变频器采用了AFE主动前端后，由于可以实现前端能量的双向流动，因此可以应用于各种需要电机四象限运行的场合中，比如各种电梯、提升机、起重机，以及各种惯性负载的电机拖动系统中。

由于AFE主动前端的产品拓扑结构实际上等效为一个BOOST逆变器，因此其直流母线电压可以高于电网电压峰值，可以在电网电压较低时或波动较大时保持直流母电压的稳定。AFE 主动前端可以：

与各种普通变频器配套，实现电机的四象限运行

与各种普通变频器配套，降低变频器的输入电流谐波至5%以内

与各种普通变频器配套，提高变频器的网侧功率因数至单位功率因数

与各种普通变频器配套，无须再采用输入和直流电抗器也不会再对电网产生干扰

与各种普通变频器配套，在电网电压较低或波动较大时保持足够的转矩输出