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动态电压恢复器(DVR)是一种解决配电网电压暂降、暂升等动态电能质量问题的串联型补偿装置。它通过向电网注入特定的串联电压来消除电压的扰动，从而保障了敏感负荷的正常运行。DVR中的检测模块需要实时地采集系统和负载侧的电量，并为补偿控制环节的分析计算提供准确的信息。而补偿控制单元则需要在分析实时信息的基础上，根据特定负载的需要和DVR的补偿能力等因素来综合确定实时的电压补偿量，并根据补偿结果进行实时控制。因此上述两个模块的工作是密切结合的，同时也在很大程度上决定了DVR的补偿性能。为此本文就这两个模块的设计和实现进行了深入分析，主要包括以下几个方面：
1.根据暂降的原因，将电压暂降进行了分类，并分析了各自的特点；介绍了电压暂降的主要特征量及其特性，并对常见的检测算法进行了比较；针对不同敏感负荷的特点分析了电压暂降对其的影响，并以工业和日常生活中大量使用的AC/DC变换器和直流电机驱动为例，在MATLAB的SIMULINK中进行了建模和不同负载条件下的电压暂降仿真研究，并对仿真结果给出了解释，并据此给出了不同负荷电压敏感度的直观比较。
2.针对DVR中所需要的滤波功能，提出了三类改进的滤波算法：前置滤波算法、用于保留特征量的数学形态滤波算法以及“特定谐波消除”算法。在前置滤波算法的分析中，根据数据真实性的要求，在惯性滤波的基础上进行了改进，实现了电压扰动下特征信息的有效保持；在常规数学形态学滤波算法的基础上，根据电压扰动波形的特点，通过仿真研究确定了适用于DVR系统的正弦形结构元素的数学形态滤波器；同时出于锁相和特征量提取的需要，提出了基于微分和积分操作的“特定谐波消除”算法以实现特定低次谐波分量的消除，为SPLL的正确锁相提供帮助。
3.根据DVR数据采集系统的要求，提出了具体的硬软件实现形式，并通过软件仿真和实验调试，验证了其可靠性和实用性；在传统的软件锁相环(SPLL)的基础上，提出了特定谐波消除算法来实现低次谐波分量的消除，并就电压扰动下SPLL锁相初始值的选择，系统频率变化时SPLL的修正，单相DVR锁相的设计等其他实用性问题进行了细致分析，并给出了相应解决方法。
4.在扰动类型识别问题上，提出了根据采样值、导数和积分来综合判断的快速扰动识别方法，并通过仿真分析验证了其可靠性。在特征分量的提取技术上，采用改进的“特定谐波消除”算法，来实现保留直流分量下的低通滤波。最后给出了提取特定谐波分量的改进派克变换法。
5.就不同电压暂降幅值及补偿策略下，DVR的输出有功功率和输出电压进行了数学推导和仿真分析，并结合DVR的补偿向量图进行了说明，为补偿电压的计算提供了依据。在此基础之上，就单相和三相最小能量补偿方式进行了改进，给出了补偿电压向量的确定方法，并结合快速电压扰动检测算法，提出了分阶段的快速电压补偿策略。
6.研制出了单相DVR实验样机，并在此基础上搭建了电压暂降补偿实验平台。在该平台上进行了电压暂降补偿实验，分别实现了不同的电压暂降初始相位及暂降幅值下的补偿。在肯定了补偿结果的前提下，就补偿中出现的一些问题进行了分析，并提出了引入动态矩阵控制(DMC)算法的方式来解决上述问题。对电网电压和逆变器输出电压作用下的DVR输出电压进行了模型分析，并进而得到了DVR输出的预测模型。在此基础上，通过引入动态矩阵控制的方法，来计算最佳的逆变器输出值，从而为逆变器控制提供实时目标值，进而构成了具有前馈和反馈供能的改进型动态矩阵控制方法。同时分析了算法具体实现过程中的相关问题，最后通过理想化的仿真分析验证了DMC的有效性。