一、节能原理

    随着工业现代化生产规模不断扩大和人们生活水平不断提高，电能供需矛盾日益突出，节约电量的呼声日益高涨。据有关统计数据表明，电动机拖动负载的消耗电能占总耗电量的70％以上。因此，电动机及其所拖动负载的节能具有特别重要的社会意义和经济效益。

    电动机及其负载节约电能的途径主要有两大类：一是提高电动机或负载的运行效率，如风机，水泵调速是以提高负载运行效率为目标的节能措施，再如电梯驱动用变频器调速取代传统的交流异步电动机调压调速是以提高电动机运行效率为目标的节能措施。二是将电机已转换到负载上的机械能反变换成电能回馈再生利用，使电动机和负载在单位时间内消耗的电网电能下降，从而达到节电的目的。有源能量回馈器即属于第二类节约电能的典型装置。

    众所周知，电动机拖动负载旋转运动即具备了机械动能，如果电动机拽引上，下运动的负载（如电梯，吊车,水库闸门等）又具备了位能。当电动机拖动负载减速运动时，其机械动能将释放出来，当位能性负载下降运动时（位能减少），其机械位能也将释放出来，如果能有效地将这两部分机械能转换成电能并回馈再生利用，就可达到节约电能地目的。

    下面以电梯运行为例具体介绍第二类节能装置地节能原理。

    采用变频调速的电梯启动达到最高运行速度后具有最大的机械动能，电梯到达目标层前要逐步减速直到电梯停止运动为止，这一过程是电梯负载释放机械动能的时段。变频调速器通过电动机可以将这一时段的机械能转变成电能存储在变频器直流环节的大电容中，此时大电容好比一座储量有限的小水库，由机械动能转变的电能好比储存在小水库重的水量。如不及时排放小水库中注入的水量，则水库会发生溢出事故。同理，如不及时泄放大电容中的电量，也会发生过压保护事故。目前变频器泄放大电容中电量的方法是,采用制动单元和外加大功率电阻，将大电容中电量消耗到外加大功率电阻上白白浪费掉。有源能量回馈器则可以将大电容中储存的电量无消耗地回收再利用。从而既达到节电目的，又无耗电发热大功率电阻。大大改善了系统的运行环境。

    电梯还是一个位能性负载，为了均匀拖动负荷，电梯负载由载客轿厢和对重平衡块组成。只有当轿厢载重量约为50％（如1吨载客电梯乘客为7人左右）时，轿厢和对重平衡块才处于双方质量基本平衡状态，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械位能。电梯质量重的部件上行时，由电动机吸收电网电能转换的机械位能增加。电梯质量重的部件下行时，机械位能减少，这减少的机械位能释放出来通过电动机转变为变频器直流环节大电容重储存的电能，有源能量回馈器再将这部分电能回馈再生利用。

    分析计算和样机实测表明，电梯的梯速越快，楼层越高，机械传动消耗越小，则可以回馈的能量越多，最多回馈电量可达电梯总消耗量的46％，即节电率达46％之高。

    以上分析表明，在电梯，吊车等快速上下运动的装备中，采用有源能量回馈器具有明显的节能效果。此外，在电力机车，龙门刨床等频繁起制动运行的装备中，也有较明显的节能效果。

二、有源能量回馈器工作原理

    有源能量回馈器的主电路由IGBT、智能模块IPM、隔离二极管D1、D2、滤波电感、电容等元件组成。IPM模块是主电路中的核心元件，它将直流电能逆变为与交流电网同步的三相电流回送电网。其完善的保护（过压、欠压、过流、过热等）功能，保证了有源能量回馈器的安全可*运行。二极管D1、D2可防止有源能量回馈器反送电能给变频器，确保系统安全运行。电感L1---L3、电容C1---C3构成高次谐波滤波器，阻止IPM模块高频开关产生的高次谐波电流进入电网，提高有源能量回馈器的电磁兼容（EMC）性能。

    控制电路由单片微机、可编程逻辑芯片、外围信号采样器构成。配以冗余度高的软件设计，使控制电路能自动识别三相交流电网的相序、相位、电压、电流瞬时值，有序的控制IPM工作在PWM状态，保证直流电能及时的回馈再生利用。

    为了便于人工观察有源能量回馈器的工作状态，控制电路配有错相、过流、能量回馈等状态指示灯。外来强干扰造成误故障动作可以通过单片微机自动识别自动清除，也可以通过人工按清除故障键清除，增强了系统工作的可*性。

三、有源能量回馈器的特点

1：适用范围宽。可与220V、380V、480V电压等级的变频器配合使用，功率等级从15KW――40KW均可适用。
2：节能效果明显，无发热电阻，在电梯中使用可节电21％――46％。
3：安装方便，即装即用。有源能量回馈器与外部连接仅5根线，3根线与交流输入端相连，2根线与变频器直流端子相连接即可，安装完毕无需调试即可使用。
4：工作可*，谐波含量较少。
5：有完善的保护功能。
6：预留有工作状态口与变频器相连，确保系统的可*工作。