能源短缺和环境污染问题日益突出，它也逐渐成为了当今科技发展的热点。在工业现场，起重机的应用较为广泛，它在工程作业过程中，需要对货物进行频繁地起升、下放等位移操作。由于起重机负载质量大，起升高度高，根据能量守恒原理，当负载处于高处要下放时将具有较大的能量可供回收利用。　　 在交流调速系统中，除了变频调速外交流串级调速同样具有非常高的调速性能，其机械特性、调速精度、调速范围及动态响应等都已经达到的较高水平。由于串级调速系统的电路形式特殊，其主电路中已含有能量回馈单元(有源逆变器)，所以在考虑加入势能回馈方案下，交流串级调速比变频调速成本更少。　　 本文针对起重机的实际工况，结合串级调速系统的基本原理，对塔式起重机的串级调速电气驱动方式进行研究和设计。塔式起重机由多个机构组成，如起升、变幅、回转、小车等机构，这些机构都需要由电机驱动。本文设计了斩波式一拖多串级调速系统的方案，该方案电路简洁、成本较低，可以实现交流电机的四象限运行，回收起重机的制动能量。在设计中搭建了小功率的模拟实验平台对方案加以验证，实验结果与原有设计目标相符合。　　 为了进一步提高系统节能性能，挖掘起重机械的节能潜力，在以上塔式起重机串级调速系统基础上进行节能方案的探讨和设计。该节能系统利用具有高能量质量比和功率质量比的超级电容作为储能器件，在串级调速系统动力制动时对制动能量进行及时地回收存储；同时在最佳的时机进行电能的释放，供给整个系统中电机的电动运行，从而减少系统从电网吸收的总功率。另一方面，通过有效的控制算法使能量尽可能地在系统内部循环利用，串级调速系统对电网造成的谐波影响也会减少。最后，对超级电容节能装置的成本回收期进行了估算，通过具体数据表明，本设计方案具有潜在的经济价值，有利于广泛推广及应用。