正在建设中的陕西省引汉济渭工程三河口水利枢纽是以供水为主的既抽水又发电的水利水电工程,水头、扬程变幅较大,要求水泵水轮机适应的扬程、水位运行较宽,针对此问题,本文提出通过增加四象限变频器使水泵水轮机变速运行以适应水头变幅,保证其稳定运行范围,同时提高水泵水轮机的效率。针对三河口水利枢纽既要有发电又要抽水的需求以及水库水位变化幅度较大的特点,论文提出通过变速扩展可逆式水泵水轮机的运行范围,并通过分析变极调速及变频调速两种宽水头变幅方案的优缺点,选定变频调速方案作为改善机组工作特性的推荐方案。本文针对三河口水利枢纽工程可逆式机组既实现低扬程的变频抽水又实现低水头的变频发电要求,提出采用大容量四象限变频调速方案;通过对变频调速装置类型做了相关分析,认为电流源型变频装置(LCI)、电压源型的三电平及多级串联变频装置都能满足本研究的变频调速功能;通过对谐波含量、功率因数、滤波、无功补偿、是否对电机有特殊要求等因素的研究,最终选用多级串联电压型方案作为本研究技术方案。三河口水利枢纽工程中四象限变频器在水电行业的应用为国内首创,对水头变幅较大的小水电机组有较大借鉴作用。