CN105141168A - 一种宽适应范围的多功能变流器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽适应范围的多功能变流器装置，包括：n重的并联支路，n≥1；并联支路包括m重的功率单元，m≥1；功率单元包括依次相连的四象限整流器、Buck/Boost变换器，以及直流电抗器；四象限整流器用于实现AC/DC变换，多功能变流器装置通过Buck/Boost变换器实现直流电压的双向升压或降压。本发明描述的宽适应范围的多功能变流器装置，开发周期短、开发和调入成本低廉，同时能够完成多种功能，最大限度地提升了使用效率，并扩大了适应场合。

Description

一种宽适应范围的多功能变流器装置

技术领域

本发明涉及变流技术领域，尤其是涉及一种宽适应范围的多功能变流器装置。

背景技术

变频器装置由于其绿色、节能及其它优越特性在各行各业得到了非常广泛的应用，越来越多的特殊行业也期望通过变频器装置来实现节能。这类变流器装置往往需要具备能量双向流动、直流升压、直流降压、直流稳压、直流恒流等功能，同时要求具备高直流电压、大直流电流、大容量等多种功能和特点。而常规变流器装置往往无法完全满足这些特殊要求。

目前，在现有技术中，与本发明相关的技术方案主要有：

文献一：由株洲变流技术国家工程研究中心有限公司于2012年02月10日申请，并于2012年07月11日公开，公开号为CN102570507A的中国发明专利申请《一种能量回馈型柴油机试验装置》。如附图1所示，该发明申请提出了一种具备能量可双向流动、可实现直流升压、稳压和能量回馈等多种性能并适应这种动力设备试验的变流器装置。如附图2所示，这种装置在能量由直流侧流向交流侧时是通过Boost升压、四象PWM整流器串联实现直流升压、稳压，并通过多重并联的方式实现大电流和大容量。但是，这种装置不能实现能量由交流侧流向直流侧。此外，该装置仅通过Boost升压电路并联，能实现低压大电流，但没有通过多重电路的级联处理，仅依靠器件的耐压等级无法适应高直流电压场合。

文献二：由株洲变流技术国家工程研究中心有限公司于2010年01月25日申请，并于2010年06月16日公开，公开号为CN101741094A的中国发明专利申请《一种基于可关断器件的移动式输电装置》。如附图3所示，该发明申请中提出了一种具备能量可双向流动、适应高直流电压、直流侧可实现降压功能的变流器装置，可用于直流融冰和柔性直流输电等变流器领域。这种变流器装置通过四象PWM整流器实现能量双向流动，通过Buck电路实现直流侧降压，通过Buck电路级联以适应高直流电压。但是，这种变流器装置仅能实现交流侧向直流降压的功能，而在能量由直流侧流向交流侧时不能实现直流侧直流升压、降压等功能，更不能实现双方向的升压、降压和稳压。因此，这种变流器装置不适应直流电压实时变动的直流能量回收领域。

而在现有技术中，如附图4所示，常规的功率单元10包括四象限整流器11、Buck/Boost变换器12和直流电抗器13。虽然Buck/Boost变换器12可以实现直流能量的双向流动，配合四象限PWM整流器可以实现交、直流能量双向流动，直流侧降压、升压、稳压、恒流功能，通过多重并联也可以实现大容量。但是，一方面，由于没有通过多重电路级联处理，仅依靠器件的耐压等级无法适应高直流电压场合。另一方面，只能实现由交流侧向直流侧（DF侧）降压，以及由直流侧（DF侧）向交流侧升压，无法实现双方向的升压、降压和稳压。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种宽适应范围的多功能变流器装置，开发周期短、开发和调入成本低廉，同时能够完成多种功能，最大限度地提高了使用效率、并扩大了适应场合。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种宽适应范围的多功能变流器装置的技术实现方案，一种宽适应范围的多功能变流器装置，包括：

n重的并联支路，n≥1；所述并联支路包括m重的功率单元，m≥1；所述功率单元包括依次相连的四象限整流器、Buck/Boost变换器，以及直流电抗器；所述四象限整流器用于实现AC/DC变换，所述多功能变流器装置通过所述Buck/Boost变换器实现直流电压的双向升压或降压。

优选的，所述功率单元包括端子u、端子v、端子w、端子A、端子B、端子C、端子D、端子E和端子F；所述端子U、端子V和端子W连接所述四象限整流器的交流侧，所述端子A连接所述四象限整流器的直流侧一端，所述端子B连接所述Buck/Boost变换器的升压侧一端，所述端子C连接所述Buck/Boost变换器的降压侧一端，所述端子D连接所述四象限整流器与所述Buck/Boost变换器的公共端，所述端子E和端子F连接所述直流电抗器的两端。

优选的，当所述多功能变流器装置实现从交流侧到直流侧降压或从直流侧到交流侧升压时，短接所述端子A和端子B，短接所述端子C和端子F，所述功率单元的交流侧输出为端子u、端子v和端子w，所述功率单元的直流侧输出为端子D和端子E；所述Buck/Boost变换器实现从所述四象限整流器直流电容侧到输出侧的直流降压、稳压或从所述输出侧到所述四象限整流器直流电容侧的直流升压、稳压，同时实现所述直流电抗器的恒流。

优选的，当所述多功能变流器装置实现从交流侧到直流侧升压或从直流侧到交流侧降压时，短接所述端子A和端子E，短接所述端子C和端子F，所述功率单元的交流侧输出为端子u、端子v和端子w，所述功率单元的直流侧输出为端子D和端子B；所述Buck/Boost变换器实现从所述四象限整流器直流电容侧到输出侧的直流升压、稳压或从所述输出侧到所述四象限整流器直流电容侧的直流降压、稳压，同时实现所述直流电抗器的恒流。

优选的，所述Buck/Boost变换器包括功率器件一和功率器件二；当所述Buck/Boost变换器运行在降压斩波状态时，所述功率单元的端子A与端子B短接，所述端子C与端子F短接，所述功率器件一动作，所述功率器件二始终关闭，所述功率单元的直流侧输出电压范围为0V～m*Udc；当所述Buck/Boost变换器运行在升压斩波状态时，所述功率单元的端子A与端子E短接，所述端子C与端子F短接，所述功率器件一始终关闭，所述功率器件二动作，所述功率单元的直流侧输出电压范围为m*Udc～U，U大于3*Udc；其中，m为所述功率单元的级联重数，Udc为所述四象限整流器的直流电容侧电压。

优选的，所述功率单元的输出侧负载选自包括不同电压等级的直流电机、融冰线路、要求恒流的电弧炉、柔性直流输电网侧变流器在内的任意一种直流负载。

优选的，所述Buck/Boost变换器包括功率器件一和功率器件二；当所述功率单元的直流侧电压小于m*Udc时，所述Buck/Boost变换器运行在升压斩波状态，所述功率单元的端子A与端子B短接，所述端子C与端子F短接，所述功率器件一始终关闭，所述功率器件二动作，控制所述四象限整流器的直流侧电容电压稳定为Udc，或者控制所述功率单元的直流侧电流大小恒定；当所述功率单元的直流侧电压大于m*Udc时，所述Buck/Boost变换器运行在降压斩波状态，所述功率单元的端子A与端子E短接，所述端子C与端子F短接，所述功率器件一动作，所述功率器件二始终关闭，控制所述四象限整流器的直流侧电容电压稳定为Udc；其中，m为所述功率单元的级联重数，Udc为所述四象限整流器的直流电容侧电压。

优选的，所述功率单元的直流侧电源选自包括柔性直流输电阀侧变流器、整流器、变流装置输出直流电源在内的任意一种电压稳定的直流电源，或选自包括柴油发电机、地铁牵引网、风力发电机在内的任意一种电压不稳定的直流电源。

优选的，所述功率单元包括一组或两组以上相互并联的Buck/Boost变换器。

优选的，所述并联支路包括m重级联的功率单元，m≥2。

优选的，当所述功率单元包括两组以上与所述Buck/Boost变换器数量相同的直流电抗器时，所述两组以上的直流电抗器合并为一个直流电抗器。

优选的，当所述并联支路包括m重级联的功率单元，m≥2时，m路所述直流电抗器合并为一个直流电抗器。

优选的，所述Buck/Boost变换器采用H桥单元电路结构。

优选的，所述Buck/Boost变换器采用Boost单元级联电路结构。

优选的，所述Buck/Boost变换器采用Buck单元级联电路结构。

优选的，所述四象限整流器采用三相四象限整流器或单相四象限整流器结构。

通过实施上述本发明提供的宽适应范围的多功能变流器装置，具有如下技术效果：

（1）本发明可以在双向能量流动的两个方向上均实现直流电压的升压和降压，同时可实现稳压、恒流等功能；

（2）本发明可以适应宽范围的直流电压，可以输出宽范围的不同电压等级的直流电压，也可以输入宽范围的不同电压等级的直流电源，还可以将宽范围变化的不恒压的直流能量回馈至交流电网；

（3）本发明装置的适应性极强，可以适应不同电压等级的直流电机、融冰线路、要求恒流的电弧炉、柔性直流输电网侧变流器等等直流负载；还可以适应如柔性直流输电阀侧变流器、各种整流器和变流装置输出直流电源；或者电压不稳定的直流电源，如柴油发电机、地铁牵引网、风力发电机等等场合提供的直流电压不稳定直流电源等，真正实现一套装置多用，一套装置多领域多工况兼容的特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术一种能量回馈型柴油机试验装置的系统结构框图；

图2是现有技术一种能量回馈型柴油机试验装置的Boost多重化并联电路拓扑结构图；

图3是现有技术一种基于可判断器件的移动式输电装置的系统结构框图；

图4是现有技术中常规Buck/Boost双向变换器与四象限整流器的电路拓扑结构图；

图5是本发明宽适应范围的多功能变流器装置一种具体实施方式中单重功率单元的电路拓扑结构图；

图6是本发明宽适应范围的多功能变流器装置一种具体实施方式的电路拓扑结构图；

图7是本发明宽适应范围的多功能变流器装置另一种具体实施方式中单重功率单元的电路拓扑结构图；

图8是本发明宽适应范围的多功能变流器装置第三种具体实施方式中单重功率单元的电路拓扑结构图；

图9是本发明宽适应范围的多功能变流器装置第二种具体实施方式的电路拓扑结构图；

图10本发明宽适应范围的多功能变流器装置一种具体实施方式中多重Buck/Boost双向变换器并联的电路拓扑结构图；

图11是本发明宽适应范围的多功能变流器装置第三种具体实施方式的电路拓扑结构图；

图12是本发明宽适应范围的多功能变流器装置一种具体实施方式中H桥单元的电路拓扑结构图；

图13是本发明宽适应范围的多功能变流器装置第四种具体实施方式的电路拓扑结构图；

图14是本发明宽适应范围的多功能变流器装置一种具体实施方式中Boost级联单元的电路拓扑结构图；

图15是本发明宽适应范围的多功能变流器装置第五种具体实施方式的电路拓扑结构图；

图中：1-并联支路，10-功率单元，11-四象限整流器，12-Buck/boost变换器，13-直流电抗器，VT1-功率器件一，VT2-功率器件二。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

Buck/Boost双向变换器：降压/升压双向变换器；

AC/DC变换：交流/直流变换的简称；

DC/DC变换：直流/直流变换的简称；

Boost级联单元：升压级联单元。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图5至附图15所示，给出了本发明宽适应范围的多功能变流器装置的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图6所示，本发明具体实施例的技术方案提出了一种宽适应范围的多功能变流器装置，通过该具体实施例可以实现变流装置能量双向流动、直流升压、直流降压、直流稳压、直流恒流等功能，并适应高直流电压、大直流电流、以及大容量等多种应用环境。

如附图6所示，一种宽适应范围的多功能变流器装置的具体实施例，包括：n重的并联支路1，n≥1，并联支路1进一步包括m重的功率单元10，m≥1。其中，并联支路1的重数m和功率单元10的重数n均可以为1或2以上的任意自然数。如附图6、9、11、13和15所示具体实施例的变流器装置均包括由m×n重的功率单元10。如附图5所示，功率单元10进一步包括依次相连的四象限整流器11、Buck/Boost变换器12，以及直流电抗器13。四象限整流器11主要用于完成AC/DC变换，实现交、直流能量的双向流动，并提供直流稳压、装置恒功率等多种控制方式。四象限整流器11的交流侧输入端子u、v、w与交流电网连接，该交流电压网可以是装置自带的变压器二次侧，也可以是装置外部直接提供的交流电网，四象限整流器11的直流侧与直流电容连接。Buck/Boost变换器12主要完成DC/DC变换，实现直流升压、降压、稳压、直流恒流等功能。多功能变流器装置进一步通过Buck/Boost变换器12实现直流电压的双向升压或降压。在该具体实施例中，一方面，级联的功率单元10的模块数可根据所需直流电压等级数任意设计，并联支路1的重数也可以根据装置的容量及电流大小任意选择。另一方面，Buck/Boost变换器12可以实现直流电压的升压与降压，使装置在适应各种直流电压等级、对直流电压和电流的适应上非常灵活。

如附图5所示，功率单元10进一步包括端子u、端子v、端子w、端子A、端子B、端子C、端子D、端子E和端子F。端子u、端子v和端子w连接四象限整流器11的交流侧，端子A连接四象限整流器11的直流侧一端，端子B连接Buck/Boost变换器12的升压侧一端，端子C连接Buck/Boost变换器12的降压侧一端，端子D连接四象限整流器11与Buck/Boost变换器12的公共端，端子E和端子F连接直流电抗器13的两端。多功能变流器装置进一步通过端子u、端子v、端子w、端子A、端子B、端子C、端子D、端子E和端子F实现Buck/Boost变换器12变换方向的选择，Buck/Boost变换器12实现直流电压的双向升压或降压功能。

本发明具体实施例主要是在两种工况下实现升压、降压功能，两种工况的切换通过改变短接端子和输出端子实现。下面以附图5为例，分别就两种工况下各功能的实现进行详细阐述：

第一种工况：从交流侧到直流侧进行直流降压，或从直流侧到交流侧进行直流升压；

当多功能变流器装置实现从交流侧到直流侧降压或从直流侧到交流侧升压时，短接端子A和端子B，短接端子C和端子F，功率单元10的交流侧输出为端子u、端子v和端子w，功率单元10的直流侧输出为端子D和端子E。Buck/Boost变换器12实现从四象限整流器11直流电容侧到输出侧的直流降压、稳压或从输出侧到四象限整流器11直流电容侧的直流升压、稳压，同时实现直流电抗器13的恒流。同时，如果将功率单元10进行如附图6所示的级联，则装置在此基础上还可以适应更高的直流电压。按照附图6所示的多重并联支路1并联，或者按照附图7和附图8所示的形式增加功率单元10的Buck/Boost变换器12的并联重数，还可以增加装置的直流电流和装置容量。

第二种工况：从交流侧到直流侧进行直流升压，或从直流侧到交流侧进行直流降压；

当多功能变流器装置实现从交流侧到直流侧升压或从直流侧到交流侧降压时，短接端子A和端子E，短接端子C和端子F，功率单元10的交流侧输出为端子u、端子v和端子w，功率单元10的直流侧输出为端子D和端子B。Buck/Boost变换器12实现从四象限整流器11直流电容侧到输出侧的直流升压、稳压或从输出侧到四象限整流器11直流电容侧的直流降压、稳压，同时实现直流电抗器13的恒流。同时，如果将功率单元10进行如附图6所示的形式级联（功率单元10的连接端子根据单个功率单元10要完成的功能选择连接），则装置在此基础上还可以适应更高的直流电压。按照附图6所示的多重并联支路1并联，或者按照附图7和附图8所示的形式增加功率单元10的Buck/Boost变换器12的并联重数，还可以增加装置的直流电流和装置容量。

本发明具体实施例可以实现能量的双向流动，根据能量流动方向不同分成两类，一类为能量由交流侧流向直流负载侧，另一类为能量由直流侧流向交流电压侧。

1、当能量由交流侧流向直流负载侧：

Buck/Boost变换器12进一步包括功率器件一VT1和功率器件二VT2。当Buck/Boost变换器12运行在降压斩波状态时，功率单元10的端子A与端子B短接，端子C与端子F短接，功率器件一VT1动作，功率器件二VT2始终关闭，功率单元10的直流侧输出电压范围为0V～m*Udc。当Buck/Boost变换器12运行在升压斩波状态时，功率单元10的端子A与端子E短接，端子C与端子F短接，功率器件一VT1始终关闭，功率器件二VT2动作，功率单元10的直流侧输出电压范围为m*Udc～U，最大电压值U大于3*Udc（其确定值与装置的直流电抗器13、装置整体性能，以及负载特性等有关）。其中，m为功率单元10的级联重数，Udc为四象限整流器11的直流电容侧电压。在这种情况下，功率单元10的输出侧负载进一步选自包括不同电压等级的直流电机、融冰线路、要求恒流的电弧炉、柔性直流输电网侧变流器在内的任意一种直流负载。

2、能量由直流侧流向交流电压侧：

Buck/Boost变换器12进一步包括功率器件一VT1和功率器件二VT2。当功率单元10的直流侧电压小于m*Udc时，Buck/Boost变换器12运行在升压斩波状态，功率单元10的端子A与端子B短接，端子C与端子F短接，功率器件一VT1始终关闭，功率器件二VT2动作，控制四象限整流器11的直流侧电容电压稳定为Udc，或者控制功率单元10的直流侧电流大小（直流功率）恒定。当功率单元10的直流侧电压大于m*Udc时，Buck/Boost变换器12运行在降压斩波状态，功率单元10的端子A与端子E短接，端子C与端子F短接，功率器件一VT1动作，功率器件二VT2始终关闭，控制四象限整流器11的直流侧电容电压稳定为Udc。其中，m为功率单元10的级联重数，Udc为四象限整流器11的直流电容侧电压。在这种情况下，功率单元10的直流侧电源进一步选自包括柔性直流输电阀侧变流器、整流器、变流装置输出直流电源在内的任意一种电压稳定的直流电源，或进一步选自包括柴油发电机、地铁牵引网、风力发电机在内的任意一种电压不稳定的直流电源。

作为本发明一种较佳的具体实施例，如附图7和附图8所示，功率单元10进一步包括一组或两组以上相互并联的Buck/Boost变换器12，功率单元10内的Buck/Boost变换器12的并联重数可以根据所需电流的大小任意进行选择。此时，功率单元10内的直流电抗器13既可以分重独立，如附图7所示；也可以合并为一个直流电抗器13，如附图8所示。

作为本发明一种较佳的具体实施例，如附图9所示，功率单元10内的直流电抗器13可以独立于功率单元10的模块本体，而且可以根据工况进行适当合并，以减少直流电抗器13的数量和体积。并联支路1进一步包括m重级联的功率单元10，m≥2。当功率单元10包括两组以上与Buck/Boost变换器12数量相同的直流电抗器13时，两组以上的直流电抗器13进一步合并为一个直流电抗器。当并联支路1包括m重级联的功率单元10，m≥2时，m路直流电抗器13进一步合并为一个直流电抗器。如图9所示，每一重并联支路1就可以合并到一个直流电抗器13（直流电抗器L1-Ln）中。

作为本发明一种典型的具体实施例，本发明宽适应范围的多功能变流器装置如果只使用两种工况中的任意一种工况或几种功能，此时装置的主电路拓扑结构可以进行相应的简化。如：可只有固定的Buck/Boost变换器12级联，如附图9和附图11所示，此时只能实现第一种工况中的功能。也可只有Boost级联单元，Buck/Boost变换器12进一步采用Boost单元级联电路结构，如附图13所示，该具体实施例只能实现第一种工况中的部分功能，即从直流侧到交流侧升压的功能。此时，每一重的直流电抗器13均可以合并成为一个，每一重Buck/Boost变换器12的电路中可以适当增加均流电抗器。还可以只有Buck级联单元，Buck/Boost变换器12进一步采用Buck单元级联电路结构，附图中未示出，此时只用到了第一种工况中的交流侧到直流侧降压功能。

作为本发明一种较佳的具体实施例，Buck/Boost变换器12的级联部分可以是多重并联，如附图10和14所示。四象限整流器11除了进一步采用三相四象限整流器之外，还可以采用单相四象限整流器结构，如附图15所示。此外，Buck/Boost变换器12还可以进一步采用H桥单元电路结构，如附图11、12所示。

此外，作为本发明一种典型的具体实施例，本发明Buck/Boost变换器12中的功率器件一VT1和功率器件二VT2可以是IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管的简称），还可以是其它可实现本发明相应功能的可控功率器件如：GTO（GateTurn-Offthyristor，可关断晶闸管的简称）、IGCT（IntegratedGate-CommutatedThyristors，集成门极换流晶闸管的简称），以及SiC（碳化硅）器件等。

通过实施本发明具体实施例描述的宽适应范围的多功能变流器装置，能够达到以下技术效果：

（1）本发明具体实施例描述的多功能变流器装置通过四象限PWM整流器实现直流侧与交流侧能量的双向流动，通过Buck/Boost变换器实现直流侧电流双向流动，通过Buck/Boost变换器级联实现变流器装置适应高直流电压；并通过多重化并联实现装置大容量要求；可以在双向能量流动的两个方向上均实现直流电压的升压、降压、稳压和恒流等功能，适用于多种工况和应用领域；

（2）本发明具体实施例描述的多功能变流器装置在能量由交流侧流向直流负载时，可以实现负载直流电压的升压、降压、稳压、恒流功能；当能量由直流侧流向交流电网时，也可以实现直流电压的升压、降压、稳压、恒流功能；达到一套装置实现能量流动双方向，每个方向均能实现升、降压、稳压、恒流的功能，达到一套装置适应多种应用场合和领域，实现了装置使用效率和适应场合的最大化，减小设备调入成本；

（3）本发明具体实施例描述的多功能变流器装置可以适应宽范围的直流电压，可以输出宽范围的不同电压等级的直流电压，也可以输入宽范围的不同电压等级的直流电源，还可以将宽范围变化的不恒压的直流能量回馈输入交流电网；具备能量双向流动、直流升压、直流降压、直流稳压和直流恒流功能，适应于高直流电压、大直流电流和大容量等多种应用环境，增强了装置的适应性，减少了装置的开发成本，缩短了装置的开发周期；

（4）本发明具体实施例描述的多功能变流器装置可以适应不同电压等级的直流电机、融冰线路、要求恒流的电弧炉、柔性直流输电网侧变流器等等直流负载；还可以适应如柔性直流输电阀侧变流器、各种整流器和变流装置输出直流电源；或者电压不稳定的直流电源，如柴油发电机、地铁牵引网、风力发电机等等场合提供的直流电压不稳定直流电源等，真正实现一套装置多用，一套装置多领域多工况兼容的特性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (16)

1.一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于，包括：n重的并联支路（1），n≥1；所述并联支路（1）包括m重的功率单元（10），m≥1；所述功率单元（10）包括依次相连的四象限整流器（11）、Buck/Boost变换器（12），以及直流电抗器（13）；所述四象限整流器（11）用于实现AC/DC变换，所述多功能变流器装置通过所述Buck/Boost变换器（12）实现直流电压的双向升压或降压。

2.根据权利要求1所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述功率单元（10）包括端子u、端子v、端子w、端子A、端子B、端子C、端子D、端子E和端子F；所述端子u、端子v和端子w连接所述四象限整流器（11）的交流侧，所述端子A连接所述四象限整流器（11）的直流侧一端，所述端子B连接所述Buck/Boost变换器（12）的升压侧一端，所述端子C连接所述Buck/Boost变换器（12）的降压侧一端，所述端子D连接所述四象限整流器（11）与所述Buck/Boost变换器（12）的公共端，所述端子E和端子F连接所述直流电抗器（13）的两端。

3.根据权利要求2所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：当所述多功能变流器装置实现从交流侧到直流侧降压或从直流侧到交流侧升压时，短接所述端子A和端子B，短接所述端子C和端子F，所述功率单元（10）的交流侧输出为端子u、端子v和端子w，所述功率单元（10）的直流侧输出为端子D和端子E；所述Buck/Boost变换器（12）实现从所述四象限整流器（11）直流电容侧到输出侧的直流降压、稳压或从所述输出侧到所述四象限整流器（11）直流电容侧的直流升压、稳压，同时实现所述直流电抗器（13）的恒流。

4.根据权利要求2所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：当所述多功能变流器装置实现从交流侧到直流侧升压或从直流侧到交流侧降压时，短接所述端子A和端子E，短接所述端子C和端子F，所述功率单元（10）的交流侧输出为端子u、端子v和端子w，所述功率单元（10）的直流侧输出为端子D和端子B；所述Buck/Boost变换器（12）实现从所述四象限整流器（11）直流电容侧到输出侧的直流升压、稳压或从所述输出侧到所述四象限整流器（11）直流电容侧的直流降压、稳压，同时实现所述直流电抗器（13）的恒流。

5.根据权利要求3所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述Buck/Boost变换器（12）包括功率器件一（VT1）和功率器件二（VT2）；当所述Buck/Boost变换器（12）运行在降压斩波状态时，所述功率单元（10）的端子A与端子B短接，所述端子C与端子F短接，所述功率器件一（VT1）动作，所述功率器件二（VT2）始终关闭，所述功率单元（10）的直流侧输出电压范围为0V～m*Udc；当所述Buck/Boost变换器（12）运行在升压斩波状态时，所述功率单元（10）的端子A与端子E短接，所述端子C与端子F短接，所述功率器件一（VT1）始终关闭，所述功率器件二（VT2）动作，所述功率单元（10）的直流侧输出电压范围为m*Udc～U，U大于3*Udc；其中，m为所述功率单元（10）的级联重数，Udc为所述四象限整流器（11）的直流电容侧电压。

6.根据权利要求5所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述功率单元（10）的输出侧负载选自包括不同电压等级的直流电机、融冰线路、要求恒流的电弧炉、柔性直流输电网侧变流器在内的任意一种直流负载。

7.根据权利要求4所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述Buck/Boost变换器（12）包括功率器件一（VT1）和功率器件二（VT2）；当所述功率单元（10）的直流侧电压小于m*Udc时，所述Buck/Boost变换器（12）运行在升压斩波状态，所述功率单元（10）的端子A与端子B短接，所述端子C与端子F短接，所述功率器件一（VT1）始终关闭，所述功率器件二（VT2）动作，控制所述四象限整流器（11）的直流侧电容电压稳定为Udc，或者控制所述功率单元（10）的直流侧电流大小恒定；当所述功率单元（10）的直流侧电压大于m*Udc时，所述Buck/Boost变换器（12）运行在降压斩波状态，所述功率单元（10）的端子A与端子E短接，所述端子C与端子F短接，所述功率器件一（VT1）动作，所述功率器件二（VT2）始终关闭，控制所述四象限整流器（11）的直流侧电容电压稳定为Udc；其中，m为所述功率单元（10）的级联重数，Udc为所述四象限整流器（11）的直流电容侧电压。

8.根据权利要求7所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述功率单元（10）的直流侧电源选自包括柔性直流输电阀侧变流器、整流器、变流装置输出直流电源在内的任意一种电压稳定的直流电源，或选自包括柴油发电机、地铁牵引网、风力发电机在内的任意一种电压不稳定的直流电源。

9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述功率单元（10）包括一组或两组以上相互并联的Buck/Boost变换器（12）。

10.根据权利要求9所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述并联支路（1）包括m重级联的功率单元（10），m≥2。

11.根据权利要求10所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：当所述功率单元（10）包括两组以上与所述Buck/Boost变换器（12）数量相同的直流电抗器（13）时，所述两组以上的直流电抗器（13）合并为一个直流电抗器。

12.根据权利要求11所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：当所述并联支路（1）包括m重级联的功率单元（10），m≥2时，m路所述直流电抗器（13）合并为一个直流电抗器。

13.根据权利要求1-8、10、11、12中任一权利要求所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述Buck/Boost变换器（12）采用H桥单元电路结构。

14.根据权利要求1-8、10、11、12中任一权利要求所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述Buck/Boost变换器（12）采用Boost单元级联电路结构。

15.根据权利要求1-8、10、11、12中任一权利要求所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述Buck/Boost变换器（12）采用Buck单元级联电路结构。

16.根据权利要求1-8、10、11、12中任一权利要求所述的一种宽适应范围的多功能变流器装置，其特征在于：所述四象限整流器（11）采用三相四象限整流器或单相四象限整流器结构。