2024年3月15日发(作者：)

AFE主动前端

一、概述:

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

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。

二、AFE 主动前端优点：

1. 与各种普通变频器配套，实现电机的四象限运行

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

三、boost 升压电路,开关直流升压电路（即所谓的boost或者step-up 电路）原

理

the boost converter,或者叫step-up converter，是一种开关直流升压电路，它可以

是输出电压比输入电压高。

基本电路图见图一。

假定那个开关（三极管或者mos 管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状

态，电容电压等于输入电压。

下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路

1.充电过程：在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极

管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直

流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电

流增加，电感里储存了一些能量。

2.放电过程

如图3，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。当开关断开（三极管截止）时，

由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值

变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电

容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。

说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感

放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。

如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。