AFE整流回馈单元

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压，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

二、应用范围:

各种矿井用提升机 各种施工及港口用升降机、起重机等存在位势能变换的设备 各种工业离心机，比如淀粉厂、制药厂、糖厂等的离心机 直横剪、轧机等其它类型的惯性设备 测功机、机车测试床等对拖类型的生产测试设备 风力发电和太阳能发电等新能源发电领域

三、产品特点:

电流算法采用先进的旋转坐标变换矢量控制模式，控制性能优越 输出控制采用SVPWM空间矢量控制，开关损耗小 控制电路采用美国TI公司的工业级定点DSP处理器，运算速度快、稳定性高 完善的外部输入、输出端子，提高了使用的灵活性 具有多种网侧电流控制方式，适用范围广 具有故障预警功能，可以根据需要提前输出预警信号， 具有RS485和Modbus通信功能，可以与上位机通信并实现监控 可与任何品牌的变频器配合使用，应用范围广 具有相序自动检测和同步功能，使用方便 正弦波电流回馈方式，电流谐波小　 主要器件采用德国Eupec等进口IGBT模块，无换相失败问题，工作可靠　 具有过压、过流、过热等多种保护功能，使用安全 不需参数设置，使用简单 能量转换效率最高可达98%以上，工作效率高

请参考: AFE系列主动前端主要性能测试波形

四、产品命名规则:

五、技术规范:

 

项目		规范
电源	电网电压	220V/380V/460V/660V±10%，电压不平衡度小于5%
	电网频率	45Hz~65Hz
控制	电流控制方式	旋转坐标变换的矢量控制模式
	输出控制方式	SVPWM空间矢量控制方式
	过载能力	150%：一分钟，200%：0.2秒
	直流过电压保护	额定工作电压*1.4*140%或780VDC
	直流欠电压保护	额定工作电压*1.4*80%
	交流过电压保护	额定工作电压*120%
	交流欠电压保护	额定工作电压*80%
	风扇控制	45℃开启/42℃关闭或一直开启（由软件设置）
	过热保护	80℃
	直流过压警告输出	额定工作电压*1.4*130%或750VDC
	直流欠压警告输出	额定工作电压*1.4*85%
	交流过压警告输出	额定工作电压*108%
	交流欠压警告输出	额定工作电压*92%
	过流警告输出	120%额定电流
	过热警告输出	70℃
	停机保护记录	可记录和查询10次停机保护原因
	工作时间记录	可记录回馈工作时间和总的通电工作时间
	标准功能	电压闭环网侧电流控制（用于高功率因数PWM整流） 电压开环网侧电流控制（用于回馈制动） 独立网侧电流控制（用于风力发电、功率因数补偿等）
	保护功能	过流、短路、过载、直流过欠压、交流过欠压、过热、缺相、频率超限等
外部接口	模拟输入端子	外部端子0~10V：AI1~AI3，0(4)~20mA：AI3
	模拟输出端口	外部端子0~10V/0~20mA
	数字输入端口	DI1~DI6：开路集电极输入
	数字输出端口	开路集电极输出（DO1、DO2）
	数字输出端口	继电器信号5A/250VAC（DO3、DO4）
	通信接口	标准RS-485接口
显示	运行监控	电网频率、网侧电流、电网电压、直流母线电压、网侧功率因数、散热器温度、外部输入/输出端口状态、电网相序、回馈工作时间、总工作时间、软件版本等
	设定	功能号、数据
	故障	10次故障状态记录
环 境	安装场所	室内、海拔不大于1000m，无阳光直射，无导电性粉尘及腐蚀性气体
	环境温度	-10~40℃，通风良好
	环境湿度	90％RH以下（不结露）
	振动度	0.5g以下

六、工作原理框图: