随着新能源的大量接入、非线性负荷的逐渐增多,微电网中电能质量问题日益突出。其中,频发的电压暂降、中断等电压质量问题对关键负荷的正常运行形成威胁。同时,新能源的间歇发电以及负荷的随机接入易引发功率波动问题,这可能会造成微网内交流母线电压的波动、影响负荷正常工作。因此,为保障微网的良好运行,治理电压问题和调节功率波动十分必要。针对电压质量问题,动态电压恢复器（DVR）作为有效的治理装置得到了研究与应用。但是其往往只在电网电压波动时才发挥作用,并且只能管控所在馈线下游负荷的电能质量,在设备利用率和治理范围方面存在短板。若能使传统DVR在电网电压正常时也能发挥作用、治理范围扩大到馈线上游,将对设备利用率提升和微网经济可靠运行具有重要意义。基于此,本文在传统DVR基础上扩展其功率调控能力,并对其中存在的运行约束问题和谐波电流的影响问题进行优化设计。主要工作和创新点如下:首先,提出了基于结构解耦的DVR功率调控能力扩展方法及其控制策略。详细介绍了所提多功能动态电压恢复器（MF-DVR）拓扑,阐述了解耦方法下电压质量调节和功率调控双重功能的实现机理。根据电网运行状态划分两种工作模式,并分析了不同模式下电路的导通情况。设计了解耦方法下的控制策略,对其中的控制参数计算、电容电压波动量计算、器件电应力和MF-DVR的输出性能进行了分析。此外,将所提方案与其它三种功能扩展方案进行了性能对比。其次,提出了基于矢量控制的DVR功率调控能力扩展方法及拓扑改进方案。详细分析了矢量控制方法下MF-DVR功率调控和电压质量调节双重功能的实现机理,并根据负载电压相位的变化范围分析了MF-DVR功率调控状态。剖析了该方法下存在变换器端口输出电压与输出功率的约束问题,对此,提出了滤波器出口串联耦合电容的拓扑改进方案,详细分析了改进拓扑的工作原理和工作性能。分析了改进拓扑的设计规则,对比了拓扑改进前后设备成本变化,并设计了本章矢量控制和拓扑改进方法下MF-DVR的控制策略。再次,分析了非线性负载下MF-DVR的输出性能和消除谐波电流影响的优化运行策略。分析了结构解耦和矢量控制方法下谐波电流对补偿电压输出的影响,运用传递函数和伯德图描绘了影响关系与影响程度。分析验证了结构解耦方法下独立控制策略对谐波电流影响的消除效果,以及矢量控制方法下基于滤波电容电压和补偿电压的闭环控制对谐波电流影响的消除效果,得出优化运行策略。最后,通过仿真与实验验证了各章理论分析的正确性与控制策略的有效性。