电动机拖动系统节约电能的途径主要有两种。第一种是提高电动机拖动系统的运行效率，如风机、水泵的调速是以提高负载运行效率为目标的节能措施，电梯曳引机采用变频器调速取代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。第二种是将运动中负载上的机械能（势能、动能）通过能量回馈器变换成电能（再生电能）并回送给交流电网，供附近其他用电设备使用，使电动机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降。普通的变频器大都采用二极管整流桥将交流电转化成直流，然后采用IGBT逆变技术将直流转化成电压、频率皆可调整的交流电动机。这种变频器只能工作在电动状态，所以称为二象限变频器。由于二象限变频器采用二极管整流桥，无法实现能量的双向流动，所以没有办法将电动机回馈系统的能量送回电网。在某些电动机要回馈能量的应用中，如电梯、提升设备、离心机系统，只能在二象限变频器上增加电阻制动单元，将电动机回馈的能量消耗掉。
IGBT功率模块可以实现能量的双向流动，如果采用IGBT为整流桥，用高速度、高运算的能力的DSP产生PWM控制脉冲。一方面可以调整输入的功率因数，消除对电网的谐波污染，让变频器真正成为“绿色产品”。另一方面，可以将电动机回馈产生的能量反送到电网，达到节能的效果，如图3⁃31所示。
图3⁃31 四象限变频器的电路原理图
当电动机工作在电动状态时，整流控制单元的DSP产生6路高频的PWM脉冲控制整流侧的6个IGBT的开通和关断。IGBT的开通和关断与输入电抗器共同作用产生与输入电压相位一致的正弦电流波形，这样就消除了二极管整流桥产生的6K±1次谐波。功率因数高达99％，可消除对电网的谐波污染。
此时能量从电网经由整流回路和逆变回路流向电动机，变频器工作在第一、第三象限。输入电压和输入电流的波形如图3⁃32所示。
当电动机工作在发电状态时，电动机产生的能量通过逆变侧的二极管回馈到直流母线，当直流母线电压超过一定的值，整流侧能量回馈控制部分启动，将直流逆变成交流，通过控制逆变电压相位和幅值将能量回馈到电网，达到节能效果。此时能量由电动机通过逆变侧、整流侧流向电网。变频器工作在第二、第四象限。输入电抗器的主要功能是电流滤波。回馈电流和电网电压波形如图3⁃33所示。(www.xing528.com)
采用先进的电力电子技术、智能运转、变频调速的电梯启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械功能，电梯达到目标层前要逐步减速直到电梯停止运动为止，这一过程是电梯曳引机释放机械功能量的过程。此外，垂直电梯是势能性负载，为了均匀拖动负载，电梯由曳引机拖动的负载是由载客轿厢和对重平衡块组成的，当电梯平衡系数为0.45时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，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势能。电梯运行中多余的机械能（含势能、动能）通过电动机和变频器转换成直流电能存储在变频器直流回路的电容中，回送到电容中的电能越多，电容电压就越高，如不及时释放电容中存储的电能，就会产生过电压故障，使变频器停止工作，电梯无法正常运行。目前国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中存储的电能的方法来防止电容过电压，但是电阻耗能不仅降低了系统的效率，电阻产生的大量热量还恶化了电梯控制柜周边的环境。由于温度过高使电子元件的工作状态不稳定，电梯设备故障率高，为降低机房温度，需增设空调设备，则进一步加大了总用电量。
能量回馈的作用是有效地将电容中存储的电能回送给交流电网供周边其他用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达20％～50％。此外，由于无电阻发热元件，可以节省机房空调的耗电量。最主要的特点是具有电压自适应控制回馈功能；一般能量回馈都是根据变频器直流回路电压的大小来决定是否回馈电能，回馈电压采用固定值。由于电网电压的波动，回馈电压取值偏小时，在电网电压偏高时会产生误回馈，回馈电压取值偏大时，则回馈效果明显下降。采用电压自适应控制，即无论电网电压如何波动，只有当电梯机械能转换成电能送入直流回路电容中时才及时将电容中的储能回送电网，有效解决了原有能量回馈的缺陷，还可以有效改善输入电流的质量，达到更高的电位兼容标准。
图3⁃32 输入电压和输入电流的波形
图3⁃33 回馈电流和电网电压波形
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